Программа представляет собой последовательность выражений языка. Нередко случается, что какая-то часть программы (блок кода) неоднократно повторяется. Чтобы устранить подобного рода избыточность программного кода, используют понятие функции. Функция - это именованный блок кода, который вызывается в нужных местах программы по имени. Другими словами, функция представляет собой подпрограмму, которую можно вызвать из основной программы, причем неоднократно. Повторяющийся (да и не только) блок программного кода обычно обозначают некоторым уникальным именем, чтобы потом при необходимости обратиться к нему по этому имени. Как видно, это простая и естественная идея, направленная на облегчение реализации сложных проектов, состоящих из более простых программ.

Подпрограмма или, другими словами, функция должна быть связана (интегрирована) с основной программой, так сказать, со своим внешним окружением. С целью обеспечения взаимодействия с остальной частью программы для функции можно предусмотреть так называемые вход и выход.

Вход в функцию - это передача ей аргументов - данных, полученных во внешней части программы. Получив данные из своего внешнего окружения (внешней программы), функция должна их как-то обработать: выполнить некоторые действия, вычислить какое-то значение. Выход из функции - значение, вычисленное блоком кода данной функции и передаваемое во внешнюю часть программы. Входные данные называют параметрами, а выходные - возвращаемым значением. Впрочем, функция может и не принимать никаких параметров, а также ничего не возвращать. Что принимает в качестве параметров и что возвращает функция в результате своей работы, определяет программист, т. е. автор-разработчик программного кода.

Функция, создаваемая разработчиком, должна иметь определение, а ее применение в программе называют вызовом функции. Например, в JavaScript и РНР (а также в большинстве других языков) такое определение начинается с ключевого слова function , за которым следуют имя функции, пара круглых скобок, внутри которых можно указать список параметров, а затем блок кода, заключенный в фигурные скобки:

Funсtion имя_функции(список_парамeтров) { блок кода }

Замечу попутно, что блок кода в фигурных скобках называют еще телом функции. В нем записывают выражения языка, которые функция должна выполнить, если будет вызвана из основной программы. Таким образом, само по себе определение функции в программе еще ничего не выполняет. Оно только указывает интерпретатору, что должно быть выполнено при обращении к данной функции.

Для вызова функции в том или ином месте программы указывают следующее выражение:

Имя_функции(список_параметров)

Круглые скобки после имени функции записывают независимо от того, предусмотрены для нее входные параметры или нет. В программе вы можете один раз задать определение функции, а затем, по мере необходимости, вызывать ее столько раз, сколько требуется. Таким образом, вам не придется многократно воспроизводить в программе код тела функции.

Отсюда следует, что основная программа может содержать как определения, так и вызовы функций. В программе, содержащей вызовы функций, должны быть доступны их определения. Простейший, но не единственно возможный способ обеспечить это заключается в том, чтобы заключить определения функций в тот же программный код, в котором они где-то вызываются. Опытные программисты обычно размещают определения функций в одном месте, например, в конце или, наоборот, в начале программного кода.

Легко представить, что в некоторых ситуациях может потребоваться передать какой-то функции данные из основной программы. Но зачем функция должна что-то возвращать? Ведь она может выполнить предусмотренные действия, например, отправить данные по электронной почте, открыть или закрыть окно, отобразить картинку и т. п., а внешней программе не потребуется от нее какое-либо значение.

Результат работы функции

Если вызывающей программе ничего не требуется получить от вызванной функции, то программист может определить эту функцию как ничего не возвращающую. Это разрешается в JavaScript и РНР, но может быть недопустимо в других языках. Если даже практически не важно, что именно возвращает функция, все равно желательно определить для нее некоторое возвращаемое значение. В таких случаях, часто указывают, например, пустое значение, обозначаемое как null . Возможны и другие варианты. Кроме того, функции, возвращающие какие-то значения, можно использовать в выражениях с операторами (например, арифметическими), а также в качестве параметров других функций. Если функция ничего не возвращает, то ее применение в выражениях с операторами обычно чревато сообщениями об ошибках.

Чтобы функция что-то возвращала, необходимо записать в ее теле специальный оператор возврата:

Return \возвращаемое значение\;

Приведу пример:

Оклад = 10000; Процент = 15; Выплата = Оклад + Премия(Оклад, Процент); function Премия (Оклад, Процент) { return Оклад * Процент / 100; }

В этом примере Оклад и Процент сначала присваивают некоторые числовые значения. Затем вычисляют выражение, определяющее объем выплаты некоторому сотруднику с учетом его оклада и премии. Премия рассчитывается с помощью функции Премия (Оклад, Процент) , принимающей два параметра: оклад и процент от оклада; данная функция возвращает величину премии (символом * обозначен оператор арифметического умножения). Возвращаемое значение прибавляется к значению переменной Оклад, а полученный результат присваивается переменной Выплата. Определение функции Премия (Оклад, Процент) размещено в конце текста программы.

Данный программный код написан на вымышленном (абстрактном) языке. Я хотел сказать, что рассмотренный пример иллюстрирует принцип применения функции, а потому не важно, какой именно язык выбрать. Главное, что все изложенное ранее должно позволить вам понять данный код. Тем не менее, признаюсь, что приведенный мной пример написан и на языке JavaScript. Напишите в обычном текстовом редакторе, например, в Блокноте Windows следующие строки:

Оклад = 10000; function Премия(Оклад, Процент) { return Оклад * Процент / 100; } alert("Выплата = " + Выплата);

Это HTML-код с внедренным в него сценарием на JavaScript. Код сценария заключен между тегами и отличается от рассмотренного ранее только встроенной функцией alert () для вывода сообщений в диалоговом окне. Сохраните данный код в файле с расширением htm или html, а затем откройте его в Web-браузере, например, Microsoft Internet Explorer или Mozilla Firefox. В результате появится диалоговое окно с сообщением "Выплата =11500".

Назначение

Появление в 1960-х годах в языках (например, ALGOL и FORTRAN) функций позволило писать программы, более ясные в структурном отношении и компактные по объему кода. В идеале основная программа могла состоять из одних только вызовов функций, перемежаемых, возможно, операторами управления (условными переходами и/или циклами). Разрабатывать и отлаживать такие программы стало и быстрее и легче. Программист при желании мог писать программы, широко используя вызовы функций, тела которых еще не написаны.

Чтобы такая программа как-то работала без зависаний и выдачи системных сообщений об ошибках, вместо настоящего кода функции можно было временно поставить так называемые заглушки, например, выво­ды специальных сообщений программиста, например, "работает функция mуfunc".

По появлению подобных сообщений можно судить, что вызов функции произошел, и при этом в главной программе не возникло коллизий. Создав основную программу в общем виде, можно приступить к доработке ее деталей - написанию требуемых кодов, составляющих тела настоящих функций, которые до сих пор были замещены примитивными заглушками. Это так называемый способ (или стиль) программирования "сверху вниз", при котором создаваемая программа постепенно обретает требуемые функции.

Усовершенствование такой программы впоследствии сводится главным образом к модификации кодов уже существующих функций и может быть выполнено другими людьми, а не только автором программы. При этом, разумеется, необходимо сохранить прежний интерфейс (вход-выход или связи с внешним окружением), чтобы не пришлось перестраивать внешнюю программу, содержащую вызовы модифицируемой функции.

Даже если какой-то блок кода предполагается задействовать в программе всего лишь один раз, все равно следует подумать, а не оформить ли его в виде функции, чтобы сделать основной текст программы более понятным и к тому же обеспечить возможность повторного использования этого блока в перспективе.

Приведение типов

Возможно, вы заметили одно странное обстоятельство: функции аlert() в качестве параметра передается выражение в виде суммы разнотипных данных (символьного и числового значения):

"Выплата = " + Выплата

Здесь "Выплата =" - символьная строка, а Выплата - переменная числового типа. Ведь ранее упоминалось, что типы данных для того и придуманы, чтобы выполнять операции над однотипными данными. Тем не менее, сообщений об ошибках не было, а результат оказался правильным!

Дело в том, что рассмотренный сценарий написан на JavaScript, то есть на языке со слабым контролем типов данных. Если в выражении этого языка встречается операция над данными различных типов, то происходит такое автоматическое преобразование этих данных, при котором может быть получен более или менее осмысленный результат. Так, например, если требуется к символьной строке прибавить число, то интерпретатор JavaScript сначала преобразует его в соответствующую строку символов, которую затем "приклеит" к первой строке. В результате получится символьная строка.

Обратите внимание, что число, записанное как последовательность цифр (возможно, с разделительной десятичной точкой и знаком + или - перед числом), с точки зрения типа данных отличается от того же числа, заключенного в кавычки. В последнем случае это будет строка, содержащая число, а не собственно число. В языках со слабым контролем типов операции над разнотипными данными выполняются с учетом некоторых правил автоматического преобразования типов (так называемые правила приведения типов), которые по умолчанию разные для различных языков. Поэтому многие программисты, чтобы не запутаться и все держать под своим полным контролем, выполняют предварительное приведение данных к нужному типу с помощью специальных встроенных функций, а не полагаются на автоматические преобразования. Однако хорошее знание особенностей языка позволяет создавать более короткие и элегантные программы.

Методы окружения

Также может вызвать недоумение функция alert() , которая использовалась для вывода на экран диалогового окна с некоторым сообщением. А откуда она взялась? В сценарии же нет ее определения.

Если быть точным, то alert() - не функция языка JavaScript, а метод объекта window , который принадлежит объектной модели браузера. Методами называют внутренние функции объектов. Иначе говоря, этот метод, как и множество других объектов браузера и загруженного в него документа, составляют внешнее окружение сценария на JavaScript. К объектам этого окружения можно обратиться из сценария, т. е. прочитать и даже изменить значения их свойств. Тем самым обеспечивается возможность управлять внешним видом и информационным содержанием Web-страницы.

Разумеется, модель того, с чем требуется иметь дело посредством языка программирования, необходимо знать. Но это особая тема. Сейчас же мы рассматриваем языки программирования, причем с высоты "птичьего полета", и до поры не будем слишком приближаться к "земле".

Пользователи, далекие от программирования в принципе, сталкиваются с понятиями функции и процедуры редко, и ассоциируются они с чем-то математическим и бюрократическо-медицинским. В программировании же этими понятиями оперирует множество языков, правда, даже специалисты порой не могут четко осознать разницу между функцией и процедурой. Как с тем сусликом: он есть, но его никто не видит. Посмотрим, настолько ли невидимы отличия.

Что означают понятия функция и процедура

• Функция в программировании — подпрограмма, вызываемая из других подпрограмм необходимое число раз.
  
• Процедура — поименованная часть программы (подпрограмма), многократно вызываемая из последующих частей программы необходимое число раз.

Сравнение функции и процедуры

Основная разница между функцией и процедурой — в возвращаемом результате. По сути, и функции, и процедуры представляют собой логически неделимые блоки, из которых складывается код программы. Функция возвращает значение, процедура в большинстве языков программирования — нет, либо (в Си, например) возвращает пустое значение. В последнем случае (в Си) процедура считается подчиненной разновидностью функции.

Заголовок функции содержит слово “function”, идентификатор (собственное имя функции), вариативно список параметров и обязательно — тип результата. В теле функции обязательно прописывается оператор, присваивающий значение имени функции, которое она вернет в качестве результата. Заголовок процедуры содержит слово “procedure”, идентификатор (имя процедуры) и вариативно список параметров.

Вызов функции осуществляется в составе выражений там, где эти выражения применяются, вызов процедуры требует отдельного оператора.

Вызов процедуры осуществляется только по имени, имя функции же связано с ее значением. На схемах алгоритмов вызов функции изображается в блоке вывода или в блоке процесса, вызов процедуры — в специальном блоке “предопределенный процесс”.

Отличие функции от процедуры в программировании заключается в следующем:

• Функция возвращает значение, процедура — нет.
• Заголовок функции обязательно содержит тип результата.
• В теле функции обязательно наличие оператора, присваивающего значение имени функции.
• Вызов процедуры требует отдельного оператора, вызов функции возможен в составе выражений.
• Имя процедуры необходимо для вызова, имя функции — для присвоения значения.
• На схемах алгоритмов вызов процедуры изображается в отдельном блоке, вызов функции — в блоке процесса или вывода.

Цель работы: 1) изучить правила описания функций; 2) приобрести навыки использования функций при написании программ на языкеC++.

Теоретические сведения

Основным модулем программ в языке С++ является функция.

Функция - логически завершенный, определенным образом оформленный фрагмент программы, имеющий имя. Функции позволяют разделить большие вычислительные задачи на более мелкие.

Каждая программа на языке С++ обязательно содержит функцию с именем main (главная), которая является телом программы. Для всех остальных функций, если они присутствуют в программе, следует объявлять прототипы - схематические записи, которые сообщают компилятору имя и форму каждой функции в программе.

Синтаксис для прототипа функций с параметрами:

тип_возвращаемого_значения имя_функции (список_параметров_с_указанием_типов);

Функции в С++ бывают стандартные (библиотечные) и программируемые пользователем.

Стандартные функции

Описания стандартных функций находятся в файлах, включаемых в программу с помощью директивы #include. Такие файлы называют заголовочными; они имеют расширение h.

Обращение к имени функции в основной программе называется вызовом функции.

Вызов функций приводит к выполнению некоторых действий или вычислению некоторой величины, используемой затем в программе.

y = sin (x); //функция вычисления синуса

Определение функции

В общем виде функции определяются следующим образом:

тип_возвращаемого_значения имя_функции (тип имя_параметра,...,тип имя_параметра)

тело_функции

Программируемые функции

Функции, которые программист создает сам, упрощают процесс написания программ, поскольку они:

помогают избежать повторного программирования, так как одну и ту же функцию можно применять в различных программах;

повышают уровень модульности программы, следовательно, облегчают ее чтение, внесение изменений и коррекцию ошибок.

Пример 9 .1. Создадим функцию, которая печатает 65 символов "*" в ряд. Чтобы эта функция выполнялась в некотором контексте, она включена в программу печати фирменного бланка. Программа состоит из функций: main() и stars().

// Фирменный бланк

#include

const int Limit=65;

void stars(void); // прототип функции stars()

cout