Для чего нужны функции

Пользовательские функции в Си

Итак, зачем нужны пользовательские функции? Пользовательские функции нужны для того, чтобы программистам было проще писать программы.

Помните, мы говорили о парадигмах программирования, а точнее о структурном программировании. Основной идеей там было то, что любую программу можно написать используя только три основных конструкции: следование, условие и цикл. Теперь к этим конструкциям мы добавим ещё одну – «подпрограммы» – и получим новую парадигму процедурное программирование» .

Отличие лишь в том, что отдельные кусочки нашей основной программы (в частности, повторяющиеся) мы будем записывать в виде отдельных функций (подпрограмм, процедур) и по мере необходимости их вызывать. По сути, программа теперь будет описывать взаимодействие различных функций.

В принципе, мы уже используем эту парадигму. Если вам пока ещё не совсем ясно, почему это проще, то просто представьте, что вместо того чтобы вызвать функцию exp(x) из заголовочного файла math.h вам каждый раз необходимо было бы описывать подробно, как вычислить значение этой функции.

Итак, в этом уроке мы подробно обсудим то, как функции устроены изнутри. А также научимся создавать свои собственные пользовательские функции.

Как устроены функции

Вспомним информацию с первого урока. Все функции, в том числе и те, которые пишет пользователь, устроены сходным образом. У них имеется две основных составных части: заголовок функции и тело функции.

int main(void)< // заголовок функции // в фигурных скобках записано тело функции >

С телом функции всё ясно: там описывается алгоритм работы функции. Давайте разберёмся с заголовком. Он состоит из трёх обязательных частей:

• тип возвращаемого значения;
• имя функции;
• аргументы функции.

Сначала записывается тип возвращаемого значения, например, int , как в функции main . Если функция не должна возвращать никакое значение в программу, то на этом месте пишется ключевое слово void . Казалось бы, что раз функция ничего не возвращает, то и не нужно ничего писать. Раньше, кстати, в языке Си так и было сделано, но потом для единообразия всё-таки добавили. Сейчас современные компиляторы будут выдавать предупреждения/ошибки, если вы не укажете тип возвращаемого значения.
В некоторых языках программирования функции, которые не возвращают никакого значения, называют процедурами (например, pascal). Более того, для создания функций и процедур предусмотрен различный синтаксис. В языке Си такой дискриминации нет.

После типа возвращаемого значения записывается имя функции. Ну а уж после имени указываются типы и количество аргументов, которые передаются в функцию.

Давайте посмотрим на заголовки уже знакомых нам функций.

// функция с именем srand, принимающая целое число, ничего не возвращает void srand(int) //функция с именем sqrt, принимающая вещественное число типа float, возвращает вещественное число типа float float sqrt(float) //функция с именем rand, которая не принимает аргументов, возвращает целое число int rand(void) //функция с именем pow, принимающая два аргумента типа double, возвращает вещественное число типа double double pow(double, double)

Как создать свою функцию

Для того чтобы создать свою функцию, необходимо её полностью описать. Тут действует общее правило: прежде чем использовать – объяви и опиши, как должно работать. Для этого вернёмся к схеме структуры программы на языке Си, которая у нас была в самом первом уроке. Отметим на ней те места, где можно описывать функции.

Рис.1 Уточнение структуры программы. Объявление функций.

Как видите, имеется аж два места, где это можно сделать.

Давайте посмотрим на пример, который иллюстрируют создание пользовательской функции вычисления максимального из двух чисел.

#include // объявляем пользовательскую функцию с именем max_num // вход: два целочисленных параметра с именами a и b // выход: максимальное из двух аргументов int max_num(int a, int b) < int max = b; if (a >b) max = a; return max; > //основная программа int main(void)

Давайте я подробно опишу, как будет работать эта программа. Выполняется тело функции main . Создются целые переменные x , y и m . В переменные x и y считываются данные с клавиатуры. Допустим мы ввели 3 5 , тогда x = 3 , y = 5 . Это вам всё и так должно быть понятно. Теперь следующая строчка

m = max_num(x,y);

Переменной m надо присвоить то, что находится справа от знака = . Там у нас указано имя функции, которую мы создали сами. Компьютер ищет объявление и описание этой функции. Оно находится выше. Согласно этому объявлению данная функция должна принять два целочисленных значения. В нашем случае это значения, записанные в переменных x и y . Т.е. числа 3 и 5 . Обратите внимание, что в функцию передаются не сами переменные x и y , а только значения (два числа), которые в них хранятся. То, что на самом деле передаётся в функцию при её вызове в программе, называется фактическими параметрами функции.

Теперь начинает выполняться функция max_num . Первым делом для каждого параметра, описанного в заголовке функции, создается отдельная временная переменная. В нашем случае создаются две целочисленных переменных с именами a и b . Этим переменным присваиваются значения фактических параметров. Сами же параметры, описанные в заголовке функции, называются формальными параметрами. Итак, формальным параметрам a и b присваиваются значения фактических параметров 3 и 5 соответственно. Теперь a = 3 , b = 5 . Дальше внутри функции мы можем работать с этими переменными так, как будто они обычные переменные.

Создаётся целочисленная переменная с именем max , ей присваивается значение b . Дальше проверяется условие a > b . Если оно истинно, то значение в переменной max следует заменить на a .

Далее следует оператор return , который возвращает в вызывающую программу (функцию main ) значение, записанное в переменной max , т.е. 5 . После чего переменные a , b и max удаляются из памяти. А мы возвращаемся к строке

m = max_num(x,y);

Функция max_num вернула значение 5 , значит теперь справа от знака = записано 5 . Это значение записывается в переменную m. Дальше на экран выводится строчка, и программа завершается.

Внимательно прочитайте последние 4 абазаца ещё раз, чтобы до конца уяснить, как работает программа.

А я пока расскажу, зачем нужен нижний блок описания функций. Представьте себе, что в вашей программе вы написали 20 небольших функций. И все они описаны перед функцией main . Не очень-то удобно добираться до основной программы так долго. Чтобы решить эту проблему, функции можно описывать в нижнем блоке.

Но просто так перенести туда полностью код функции не удастся, т.к. тогда нарушится правило: прежде чем что-то использовать, необходимо это объявить. Чтобы избежать подобной проблемы, необходимо использовать прототип функции.

Прототип функции полностью повторяет заголовок функции, после которого стоит ; . Указав прототип в верхнем блоке, в нижнем мы уже можем полностью описать функцию. Для примера выше это могло бы выглядеть так:

#include int max_num(int, int); int main(void) < int x =0, y = 0; int m = 0; scanf("%d %d", &x, &y); m = max_num(x,y); printf("max(%d,%d) = %d\n",x,y,m); return 0; >int max_num(int a, int b) < int max = b; if (a >b) max = a; return max; >

Всё очень просто. Обратите внимание, что у прототипа функции можно не указывать имена формальных параметров, достаточно просто указать их типы. В примере выше я именно так и сделал.

Сохрани в закладки или поддержи проект.

Практика

Решите предложенные задачи:

Для удобства работы сразу переходите в полноэкранный режим

Дополнительные материалы

1. пока нет

Функция

Функция — это отдельный блок программы, который выполняет одно конкретное действие. Обычно функции выглядят как маленькие программы внутри основного кода, и их можно запускать в разные моменты времени.

В разговорной речи функцией называют какую-то возможность программного обеспечения, например функция записи звука. Но в программировании значение несколько иное: это часть программного кода со своими особенностями.

В информатике функция считается одним из основных понятий. Возможность создавать и запускать функции есть практически во всех языках программирования, кроме самых примитивных и близких к аппаратной части.

«IT-специалист с нуля» наш лучший курс для старта в IT

IT-специалист с нуля

Наш лучший курс для старта в IT. За 2 месяца вы пробуете себя в девяти разных профессиях: мобильной и веб-разработке, тестировании, аналитике и даже Data Science — выберите подходящую и сразу освойте ее.

Профессия / 8 месяцев
IT-специалист с нуля

Попробуйте 9 профессий за 2 месяца и выберите подходящую вам

Для чего нужны функции

В программировании часто приходится выполнять одни и те же действия: перебирать массив, создавать набор объектов или получать данные с сервера. Если каждый раз писать команды для этих действий с нуля, программа получится большой, громоздкой и нечитаемой.

Именно в таких ситуациях нужны функции — «программы» в программе. Они позволяют один раз описать, как выполнять какое-то действие, а потом сколько угодно раз запускать это действие одной строчкой кода. Это можно сделать практически в любой момент выполнения, а еще функцию можно вызывать с разными аргументами — и получать разный результат.

Благодаря функциям код становится более чистым, лаконичным и понятным:

• действия разделены по функциям, а не хаотично повторяются в разных местах кода;
• программу легче отлаживать, ведь разработчик сам знает, где «лежит» какое действие;
• код можно использовать повторно и не писать одно и то же снова и снова;
• функции облегчают работу с элементами интерфейса: при нажатии на кнопку можно просто вызывать функцию с нужным действием, а не писать код отдельно.

В языках программирования обычно существуют наборы готовых функций для базовых действий, собранные в библиотеки. Но разработчик может писать свои собственные функции — для любых действий, которые ему понадобятся.

Что можно делать с функциями

Задавать. Разработчик может создать функцию — описать, как она будет называться и что будет делать. Обычно описание начинается с ключевого слова function и имени функции, которое разработчик придумывает сам. Правда, в разных языках синтаксис может отличаться.

Задать функцию можно в любом участке кода. Но правилом хорошего тона считается собирать все функции в одном месте, а не разбрасывать их по документу с кодом хаотично.

Вызывать. Когда программист задает функцию, она не выполняется сразу — это просто описание. Чтобы функция сработала, ее нужно вызвать: написать в нужном участке кода команду вызова. Команда обычно состоит из названия функции и двух скобок. Например, так: myFunction().

Вызывать с аргументами. Иногда, чтобы функция сработала как надо, ей нужно передать какие-то данные. Причем при разных вызовах эти данные могут различаться. В таком случае можно создать функцию с параметрами:

• при создании функции описать, что она будет получать на входе — какие-то переменные с любым удобным разработчику именем;
• при вызове указывать в круглых скобках значения аргументов, фактических значений, которые будут передаваться в функцию. Это могут быть числа, строки, объекты и так далее.

Например, функция multiply умножает заданное число на 2. Чтобы она могла каждый раз получать новое число, при создании функции указывают параметр number: function multiply(number). Это значит, что на вход функция будет получать какой-то number и иметь возможность с ним работать. А при вызове вместо number будут писать в скобках нужное число или переменную. Например, так: multiply(2) или multiply(myMoney). 2 и myMoney — аргументы, которые передаются в параметр.

Получать значения. Функция может возвращать в основную программу какой-то результат, и с ним можно работать: записывать в переменную или использовать в вычислениях. Обычно для возврата используют ключевое слово return, а после него пишут то, что нужно вернуть. Существуют и функции, которые ничего не возвращают, — иногда бывает нужно и такое.

Редактировать. Если изменить описание функции, ее работа поменяется во всех местах, где эту функцию вызывали. Результат тоже изменится.

Курс для новичков «IT-специалист
с нуля» – разберемся, какая профессия вам подходит, и поможем вам ее освоить

Как работают функции

Обычно функция работает как бы отдельно от остального кода. Она может пользоваться переменными и объектами, которые есть во внешней части программы, но так делать не рекомендуют: лучше передавать нужную информацию в функцию с помощью параметров.

• Чаще всего при передаче параметра в функцию отправляется копия значения. Это значит, что если внутри функции изменить переданное значение, то во внешнем коде оно останется прежним.
• В некоторых языках программирования разработчик сам может выбрать, что передать в функцию: копию значения или изначальную переменную. Во втором случае, если поменять переданную переменную в функции, она изменится и во внешнем коде.

Внутри самой функции тоже можно создавать переменные и работать с ними. Но эти переменные будут доступны только в функции — получить к ним доступ из внешнего кода нельзя. Можно сказать, что внутреннее содержимое функции «закрыто» от основного кода. Наружу она выдает только то, что указано в return.

Как задают функции

Способы объявить функцию различаются в зависимости от языка программирования. Всего существует несколько основных видов описания:

• декларативное — стандартный вариант, существующий практически во всех языках. Функцию описывают отдельно от других действий, описание начинают со слова function или другого в зависимости от языка. Такая функция не исполняется сразу, а существует как отдельный блок кода и «ждет», пока ее вызовут;
• через выражение — вариант, который распространен в языке JavaScript. Функцию создают прямо внутри какого-то выражения, например a = function… и так далее. Такая функция выполнится сразу после появления, в рамках этого же выражения;
• стрелочное — функцию описывают без ключевого слова function, вместо него используют стрелку =>. У такого описания свой синтаксис, и обычно его применяют для простых функций в одну-две строчки.

Функции-выражения и стрелочные функции могут быть анонимными — то есть для них можно не указывать имя. Анонимные функции нельзя вызвать в коде повторно, но их часто используют, чтобы структурировать программу.

Что такое чистая функция

Существует понятие чистой функции — полностью предсказуемой функции без побочных эффектов. Чистая функция при одинаковых условиях всегда выдает один и тот же результат. На ее работу не влияют внешние условия в коде, и сама она тоже не влияет на внешний код.

Например, если функция просто каждый раз складывает 2+2, ее можно назвать чистой. Правда, практической ценности у такой функции обычно минимум.

На практике часто получается так, что функция взаимодействует с переменными и значениями из внешнего кода. А значит, может их менять. Когда такое происходит, возникают побочные эффекты: разработчик не всегда может отследить, что и где поменяла функция. То есть код становится менее предсказуемым, и его сложнее отлаживать.

Поэтому чистые функции считаются правилом хорошего тона. Чтобы их писать, нужно соблюдать несколько правил:

• стараться, чтобы функция не брала информацию напрямую из внешнего кода;
• передавать нужные функции значения в виде аргументов;
• отслеживать зависимости между данными, чтобы одна информация не могла случайно и непредсказуемо повлиять на другую.

Одними только чистыми функциями обойтись нельзя. Некоторые важные и нужные разработчикам действия просто невозможно реализовать с помощью чистых функций.

• Например, если функция возвращает текущее время или генерирует случайное число, она не сможет постоянно выдавать один и тот же результат — то есть не сможет быть чистой.
• А если функция записывает что-то в файл или читает из него информацию, она общается со внешним окружением — и тоже не является чистой.

Но считается, что, если у разработчика есть возможность написать для какого-то действия чистую функцию — лучше писать чистую. Это упрощает код и облегчает работу с ним в будущем.

Разница между функцией, методом и процедурой

Есть еще два понятия, которые связаны с функциями, — метод и процедура. Это похожие на функции конструкции, но у них есть свои особенности.

Метод. Так называют функцию внутри объекта. Объект — структура данных, которая описывает какую-то сущность: кнопку, предмет в компьютерной игре, запись из базы данных и так далее. У объекта есть свойства и методы.

• Свойства — это переменные, которые описывают объект. Например, вес персонажа, цвет предмета и так далее.
• Методы — это действия, которые объект может выполнять. Скажем, объект «кот» может выполнять действия «бегать», «прыгать», «спать», «есть», «вылизываться» и так далее.

Фактически, методы — это тоже функции. Но они не самостоятельны. Методы привязаны к объекту и выполняются в связке с ним. Даже вызывать их обычно можно, только если обратиться к имени объекта.

Процедура. Это понятие есть не во всех языках программирования. Так называют функцию, которая ничего не возвращает, зато меняет внешнее окружение и переданные ей аргументы. Она по определению не может быть чистой, но в некоторых ситуациях такое поведение тоже бывает нужно — например, процедурой можно оформить ту же запись в файл.

Как начать работать с функциями

Обычно функции изучают в самом начале знакомства с программированием. Это одно из базовых понятий информатики и компьютерных наук. Правила работы с функциями в том или ином языке могут различаться — об этом рассказывают на ранних этапах изучения языка программирования. Просто начните изучать интересный вам язык, и довольно скоро сможете применять функции на практике.

Статьи по теме:

�� Зачем нужны функции в Python? Полное руководство для начинающих! ��

Функции в Python имеют несколько важных целей:
1. Модульность: Функции позволяют разбивать код на более мелкие и управляемые части. Это делает код более понятным, модульным и повторно используемым.
2. Повторное использование: Функции позволяют написать код один раз и использовать его в разных частях программы. Это экономит время и усилия разработчика.
3. Улучшенный организация кода: Функции помогают организовать код, улучшая его читаемость и понимание. Разбиение сложных задач на более простые функции помогает лучше структурировать программу.
Вот пример, иллюстрирующий использование функций в Python:

 def greet(name): print(f"Привет, !") greet("Джон") 

В данном примере мы определили функцию «greet», которая принимает аргумент «name» и выводит приветствие с использованием этого аргумента. Затем мы вызываем функцию, передавая ей имя «Джон».

Детальный ответ

Для чего нужны функции в питоне

Функции являются важным элементом в языке программирования Python. Они представляют собой набор инструкций, которые выполняют определенную задачу и могут быть многократно использованы в программе. Функции позволяют разделить программный код на более мелкие и понятные части, что облегчает его понимание и поддержку. Вот некоторые из важных причин, по которым функции являются неотъемлемой частью разработки на языке Python:

1. Повторное использование кода

Одним из основных преимуществ использования функций является возможность повторного использования кода. Вы можете определить функцию один раз и вызывать ее столько раз, сколько вам нужно в программе. Это экономит время и усилия, так как вам не нужно писать один и тот же код снова и снова. Кроме того, при необходимости внести изменения в код, достаточно изменить его только в одном месте — в определении функции, и изменения автоматически применятся ко всем вызовам функции.

2. Улучшение читаемости кода

Использование функций позволяет разделить программный код на более мелкие блоки, каждый из которых выполняет конкретную задачу. Это улучшает читаемость кода, так как более маленькие фрагменты кода легче понимать и отлаживать. Также, давая функции осмысленные названия, вы можете сделать код более понятным и легким в обслуживании для других программистов.

3. Упрощение и улучшение модулярности

Функции в Python также помогают упростить модульность. Вы можете организовать свой код в различные функции, каждая из которых выполняет определенную задачу. Это дает вам возможность сосредоточиться на решении конкретных проблем по отдельности, делая код более модульным и легким в сопровождении. Кроме того, модульный код часто можно повторно использовать в других проектах, что экономит время и усилия при разработке новых программ.

4. Локальные и глобальные переменные

Функции позволяют использовать локальные и глобальные переменные. Локальные переменные создаются и используются только внутри определенной функции, что помогает сократить нежелательные взаимодействия с другими частями программы и уменьшить возможность ошибок. Глобальные переменные, с другой стороны, могут использоваться внутри функций и других частей программы, что дает большую гибкость при работе с данными.

Примеры кода с функциями в питоне:

 # Пример 1: Простая функция def hello(): print("Привет, мир!") hello() # Вызов функции 

 # Пример 2: Функция с аргументами def cube_volume(side_length): volume = side_length ** 3 print(f"Объем куба с длиной стороны равен ") cube_volume(5) # Вызов функции с аргументом 

 # Пример 3: Функция с возвращаемым значением def square_area(side_length): area = side_length ** 2 return area result = square_area(4) # Вызов функции с аргументом и присвоение результата переменной print(f"Площадь квадрата равна ") 

Урок №14. Почему функции — полезны, и как их эффективно использовать?

Теперь, когда мы уже знаем, что такое функции и зачем они нужны, давайте более подробно рассмотрим, почему они так полезны.

Зачем использовать функции?

Начинающие программисты часто спрашивают: «А можно ли обходиться без функций и весь код помещать непосредственно в функцию main()?». Если вашего кода всего 10-20 строк, то можно. Если же серьезно, то функции предназначены для упрощения кода, а не для его усложнения. Они имеют ряд преимуществ, которые делают их чрезвычайно полезными в нетривиальных программах.

Структура. Как только программы увеличиваются в размере/сложности, сохранять весь код внутри main() становится трудно. Функция — это как мини-программа, которую мы можем записать отдельно от головной программы, не заморачиваясь при этом об остальных частях кода. Это позволяет разбивать сложные задачи на более мелкие и простые, что кардинально снижает общую сложность программы.

Повторное использование. После объявления функции, её можно вызывать много раз. Это позволяет избежать дублирования кода и сводит к минимуму вероятность возникновения ошибок при копировании/вставке кода. Функции также могут использоваться и в других программах, уменьшая объем кода, который нужно писать с нуля каждый раз.

Тестирование. Поскольку функции убирают лишний код, то и тестировать его становится проще. А так как функция — это самостоятельная единица, то нам достаточно протестировать её один раз, чтобы убедиться в её работоспособности, а затем мы можем её повторно использовать много раз без необходимости проводить тестирование (до тех пор, пока не внесем изменения в эту функцию).

Модернизация. Когда нужно внести изменения в программу или расширить её функционал, то функции являются отличным вариантом. С их помощью можно внести изменения в одном месте, чтобы они работали везде.

Абстракция. Для того, чтобы использовать функцию, нам нужно знать её имя, данные ввода, данные вывода и где эта функция находится. Нам не нужно знать, как она работает. Это очень полезно для написания кода, понятного другим (например, Стандартная библиотека С++ и всё, что в ней находится, созданы по этому принципу).

Каждый раз, при вызове std::cin или std::cout для ввода или вывода данных, мы используем функцию из Стандартной библиотеки C++, которая соответствует всем вышеперечисленным концепциям.

Эффективное использование функций

Одной из наиболее распространенных проблем, с которой сталкиваются новички, является понимание того, где, когда и как эффективно использовать функции. Вот несколько основных рекомендаций при написании функций:

Рекомендация №1: Код, который появляется более одного раза в программе, лучше переписать в виде функции. Например, если мы получаем данные от пользователя несколько раз одним и тем же способом, то это отличный вариант для написания отдельной функции.

Рекомендация №2: Код, который используется для сортировки чего-либо, лучше записать в виде отдельной функции. Например, если у нас есть список вещей, которые нужно отсортировать — пишем функцию сортировки, куда передаем несортированный список и откуда получаем отсортированный.

Рекомендация №3: Функция должна выполнять одно (и только одно) задание.

Рекомендация №4: Когда функция становится слишком большой, сложной или непонятной — её следует разбить на несколько подфункций. Это называется рефакторингом кода.

При изучении языка C++ вам предстоит написать много программ, которые будут включать следующие три подзадания:

Получение данных от пользователя.

Для простых программ (менее, чем 30 строк кода) частично или все эти три подзадания можно записать в функции main(). Для более сложных программ (или просто для практики) каждое из этих трех подзаданий является хорошим вариантом, чтобы написать отдельные функции.

Новички часто комбинируют обработку ввода и вывод результата в одной функции. Тем не менее, это нарушает правило «одного задания». Функция, которая обрабатывает значение, должна возвращать его в caller, а дальше уже пускай caller сам решает, что ему с ним делать.