Функция — это самостоятельная единица программы, которая спроектирована для реализации конкретной подзадачи.
Функция является подпрограммой, которая может содержаться в основной программе, а может быть создана отдельно (в библиотеке). Каждая функция выполняет в программе определенные действия.
Сигнатура функции определяет правила использования функции. Обычно сигнатура представляет собой описание функции, включающее имя функции, перечень формальных параметров с их типами и тип возвращаемого значения.
Семантика функции определяет способ реализации функции. Обычно представляет собой тело функции.
Определение функции
Каждая функция в языке Си должна быть определена, то есть должны быть указаны:
- тип возвращаемого значения;
- имя функции;
- информация о формальных аргументах;
- тело функции.
Определение функции имеет следующий синтаксис:
{
ТелоФункции;
...
return(ВозвращаемоеЗначение);
}
Пример: Функция сложения двух вещественных чисел
2
3
4
5
6
{
float y;
y=x+z;
return(y);
}
В указанном примере возвращаемое значение имеет тип float. В качестве возвращаемого значения в вызывающую функцию передается значение переменной y. Формальными аргументами являются значения переменных x и z.
Если функция не возвращает значения, то тип возвращаемого значения для нее указывается как void. При этом операция return может быть опущена. Если функция не принимает аргументов, в круглых скобках также указывается void.
Различают системные (в составе систем программирования) и собственные функции.
Системные функции хранятся в стандартных библиотеках, и пользователю не нужно вдаваться в подробности их реализации. Достаточно знать лишь их сигнатуру. Примером системных функций, используемых ранее, являются функции printf() и scanf().
Собственные функции — это функции, написанные пользователем для решения конкретной подзадачи.
Разбиение программ на функции дает следующие преимущества:
- Функцию можно вызвать из различных мест программы, что позволяет избежать повторения программного кода.
- Одну и ту же функцию можно использовать в разных программах.
- Функции повышают уровень модульности программы и облегчают ее проектирование.
- Использование функций облегчает чтение и понимание программы и ускоряет поиск и исправление ошибок.
С точки зрения вызывающей программы функцию можно представить как некий «черный ящик», у которого есть несколько входов и один выход. С точки зрения вызывающей программы неважно, каким образом производится обработка информации внутри функции. Для корректного использования функции достаточно знать лишь ее сигнатуру.
Вызов функции
Общий вид вызова функции
Фактический аргумент — это величина, которая присваивается формальному аргументу при вызове функции. Таким образом, формальный аргумент — это переменная в вызываемой функции, а фактический аргумент — это конкретное значение, присвоенное этой переменной вызывающей функцией. Фактический аргумент может быть константой, переменной или выражением. Если фактический аргумент представлен в виде выражения, то его значение сначала вычисляется, а затем передается в вызываемую функцию. Если в функцию требуется передать несколько значений, то они записываются через запятую. При этом формальные параметры заменяются значениями фактических параметров в порядке их следования в сигнатуре функции.
Возврат в вызывающую функцию
По окончании выполнения вызываемой функции осуществляется возврат значения в точку ее вызова. Это значение присваивается переменной, тип которой должен соответствовать типу возвращаемого значения функции. Функция может передать в вызывающую программу только одно значение. Для передачи возвращаемого значения в вызывающую функцию используется оператор return в одной из форм:
Действие оператора следующее: значение выражения, заключенного в скобки, вычисляется и передается в вызывающую функцию. Возвращаемое значение может использоваться в вызывающей программе как часть некоторого выражения.
Оператор return также завершает выполнение функции и передает управление следующему оператору в вызывающей функции. Оператор return не обязательно должен находиться в конце тела функции.
Функции могут и не возвращать значения, а просто выполнять некоторые вычисления. В этом случае указывается пустой тип возвращаемого значения void, а оператор return может либо отсутствовать, либо не возвращать никакого значения:
Пример: Посчитать сумму двух чисел.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
#include <stdio.h>
// Функция вычисления суммы двух чисел
int sum(int x, int y) // в функцию передаются два целых числа
{
int k = x + y; // вычисляем сумму чисел и сохраняем в k
return k; // возвращаем значение k
}
int main()
{
int a, r; // описание двух целых переменных
printf("a= ");
scanf("%d", &a); // вводим a
r = sum(a, 5); // вызов функции: x=a, y=5
printf("%d + 5 = %d", a, r); // вывод: a + 5 = r
getchar(); getchar(); // мы использовали scanf(),
return 0; // поэтому getchar() вызываем дважжы
}
Результат выполнения
В языке Си нельзя определять одну функцию внутри другой.
В языке Си нет требования, чтобы семантика функции обязательно предшествовало её вызову. Функции могут определяться как до вызывающей функции, так и после нее. Однако если семантика вызываемой функции описывается ниже ее вызова, необходимо до вызова функции определить прототип этой функции, содержащий:
- тип возвращаемого значения;
- имя функции;
- типы формальных аргументов в порядке их следования.
Прототип необходим для того, чтобы компилятор мог осуществить проверку соответствия типов передаваемых фактических аргументов типам формальных аргументов. Имена формальных аргументов в прототипе функции могут отсутствовать.
Если в примере выше тело функции сложения чисел разместить после тела функции main, то код будет выглядеть следующим образом:
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#include <stdio.h>
int sum(int, int); // сигнатура
int main()
{
int a, r;
printf("a= ");
scanf("%d", &a);
r = sum(a, 5); // вызов функции: x=a, y=5
printf("%d + 5 = %d", a, r);
getchar(); getchar();
return 0;
}
int sum(int x, int y) // семантика
{
int k;
k = x + y;
return(k);
}
Рекурсивные функции
Функция, которая вызывает сама себя, называется рекурсивной функцией.
Рекурсия — вызов функции из самой функции.
Пример рекурсивной функции — функция вычисления факториала.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
#include <stdio.h>
int fact(int num) // вычисление факториала числа num
{
if (num <= 1) return 1; // если число не больше 1, возвращаем 1
else return num*fact(num - 1); // рекурсивный вызов для числа на 1 меньше
}
// Главная функция
int main()
{
int a, r;
printf("a= ");
scanf("%d", &a);
r = fact(a); // вызов функции: num=a
printf("%d! = %d", a, r);
getchar(); getchar();
return 0;
}
Результат выполнения
Математические функции
Математические функции хранятся в стандартной библиотеке math.h. Аргументы большинства математических функций имеют тип double. Возвращаемое значение также имеет тип double.
Углы в тригонометрических функциях задаются в радианах.
Основные математические функции стандартной библиотеки.
| Функция | Описание |
| int abs(int x) | Модуль целого числа x |
| double acos(double x) | Арккосинус x |
| double asin(double x) | Арксинус x |
| double atan(double x) | Арктангенс x |
| double cos(double x) | Косинус x |
| double cosh(double x) | Косинус гиперболический x |
| double exp(double x) | Экспонента x |
| double fabs(double x) | Модуль вещественного числа |
| double fmod(double x, double y) | Остаток от деления x/y |
| double log(double x) | Натуральный логарифм x |
| double log10(double x) | Десятичный логарифм x |
| double pow(double x, double y) | x в степени y |
| double sin(double x) | Синус x |
| double sinh(double x) | Синус гиперболический x |
| double sqrt(double x) | Квадратный корень x |
| double tan(double x) | Тангенс x |
| double tanh(double x) | Тангенс гиперболический x |
Особенности использования функций в языке C++ рассмотрены в этой статье.
Назад: Язык Си
В языке СИ нет требования, чтобы определение функции обязательно предшествовало ее вызову. Определения используемых функций могут следовать за определением функции main, перед ним, или находится в другом файле.
Согласна отчасти. В языке Си нет требования, чтобы определение функции было до вызова. Но это требование среды разработки Visual Studio. Для того, чтобы в Visual Studio программа корректно откомпилировалась, до вызова функции должна быть описана хотя бы сигнатура функции. В противном случае при компиляции возникнет ошибка.
Если функция находится в другом файле, и этот файл добавляется в проект, то до вызова функции также должна быть описана сигнатура функции.
Способом не включать сигнатуру функции в файл является подключение заголовочного файла, внутри которого содержится описание функции, с помощью директивы #include. В этом случае всё содержимое заголовочного файла вставляется в начало файла кода на этапе компиляции.
Добрый день!
Елена, подскажите плз, возможен ли вариант double main(), float main(), char main(), string main() и т.д.?
И в чём будет практическое отличие, например, int main() и int main(void)? Как это отобразиться на финальном результате программы?
Тип возвращаемого значения функции main() — это значение, возвращаемое ей операционной системе. Операционная система анализирует целочисленное значение, поэтому используется
int main() {…}
Возможен также вариант функции main() не возвращающей значение. При этом ее можно записать как
void main() {…}
В этом случае последняя команда return 0; в функции main() отсутствует.
Насчет аргументов, которые могут передаваться в функцию main() можно посмотреть здесь.
void main() и int main(void) дадут одинаковый результат? В обоих случаях не будет возвращаться результат?
То, что написано слева от имени функции — это тип возвращаемого значения. В первом случае функция не возвращает значения — void, во втором случае возвращает целочисленное значение — int.
То, что записано внутри круглых скобок — это перечень аргументов. В приведенном Вами примере оба случая — пустые круглые скобки или (void) не содержат аргументов.
Понял, Спасибо!
Добрый день.
При изучении языка Си у меня возник вопрос, каким образом написаны функции стандартных библиотек. К примеру, функции ввода-вывода. При помощи только операторов языка Си, или еще, что-то используется, например другие функции. Тогда как эти функции созданы? Или есть какие-то первичные функции, которые написаны при помощи основных примитивов языка Си (операторы, определение переменных и т.д. без применения каких либо функций)?
Можно ли например увидеть код функции printf(), или getch()?
Елена, добрый день.
Мне попался примерно такой программный текст на Си:
Основная программа:
func(0,1); // Вызов функции func()
…
Функция:
func(bool x=TRUE, bool y=TRUE) { // удивительно то, что формальным параметрам задают значения
…
}
При этом программа работает.
Пожалуйста, поясните, в каких случаях формальным параметрам задают значения и что это значит. Большое спасибо.
Здравствуйте, Валерий!
Действительно, формальным аргументам функции могут быть присвоены значения по умолчанию. Эти значения будут использоваться в том случае если они не переданы в функцию при вызове.
Например, в Вашем случае можно вызвать функцию
func(0); // равносильно вызову func(0,1);
или
func(); // равносильно вызову func(1,1);
То есть если в функции есть значения по умолчанию, то значения фактических параметров для них могут не передаваться.
Но значения по умолчанию могут иметь только формальные параметры, находящиеся справа в перечне параметров. Иными словами, если для аргумента задано значение по умолчанию, то правее его аргумент без заданного значения по умолчанию стоять не может.
Также некорректным будет вызов функции
func(,0); // компилироваться не будет
Это свойство стало доступно в языке C++, но не было доступно в Си.
Подробнее смотрите здесь.
Елена,у меня возник вопрос ,есть ли ограничение на количество формальных/фактических параметров функции? Просто написал программу , вычисляющую интеграл методом Симпсона , где содержится 3 функции(функция ввода данных,функция реализующая заданный алгоритм и функция вывода данных), отмечу , что в функции алгоритма использовал указатель на функцию , мол, препод отдельно требовал вычислить значения y[i] ,чтобы функция вызывалась для этого отдельно. Это всё я то сделал , но вскоре захотелось чуть намудрить и сделать ,чтобы в функции вывода было не только значение интеграла , но и выводилась таблица , содержащая расчёты x[i],y[i], проблема в том , что добавляю дополнительный формальный параметр и все катится к чертям
Я не знаю ограничения на количество передаваемых аргументов. Скорее всего, это будет определяться свободной областью памяти в стеке.
Единственное ограничение — если Вы используете аргументы со значениями по умолчанию, то они обязательно должны находиться в конце в списке аргументов.
А так — зависит от кода.
Написал код согласно первому примеру темы в компиляторе DevC++:
{}
float function(float x, float z)
{
float y;
y=x+z;
return (y);
}
Почему-то командная строка упрямо возвращает мне единицу
Функцию я вижу, а вот вызова ее — нет.
{
printf("%f", function(3,2));
}
Тогда должно появиться 5.000000
А почему здесь нельзя всю программу уместить внутри функции main?
Потому что цель этой статьи — показать, как использовать функции, на простом примере.
Елена, а может ли функция вернуть два значения? Причем разного типа… допустим Int и Char… К примеру:
int, char funcName(void){
return(25, «Saratov»);
}
Понятно что такая семантика не будет работать, но как сделать, что то похожее? если это возможно…
Функция, к сожалению, может возвращать только одно значение.
Но действительно, возникают ситуации, когда требуется передать несколько значений.
В этом случае значения (кроме одного), которые должны быть вычислены функцией, передаются в общем списке аргументов как местодержатели. Причем передача таких аргументов производится по ссылке.
Например, функция должна посчитать минимум и максимум:
using namespace std;
void minimax(int a, int b, int c, int &min, int &max)
{
min = a;
max = a;
if (b < min) min = b;
else max = b;
if (c < min) min = c;
if(c > max) max = c;
return;
}
int main()
{
int min, max;
minimax(3, 8, 4, min, max);
cout << "min = " << min << endl;
cout << "max = " << max << endl;
cin.get();
return 0;
}