Давыдов В.Г. - Программирование и основы алгоритмизации - 2003

double

&Min )

;

±nt

main

(

void

)

//

Возвращает

0

при

успехе

(

double

al = 1.5,

a2

- -17.1,

Mx,

Mn;

// Вызов

функции

без

возвращаемого

значения:

al,

а2,

Мх,

//

Мп

- аргументы

функции

MaxMln

(

al,

а2,

Мх,

Мп )

;

prlntf(

"\п

al

= %1д,

а2

= %1д,

Мх

=

%1д,

Мп =

%1д

\п",

al,

а2,

Мх,

Мп )

;

}

jretujrn

О;

//

Определение

функции,

вычисляющей

Мах:=наиб.

(Argl,Агд2)

и

//

М1п:^наим.

(Argl,Агд2).

Функция

не

имеет

возвращаемого

//

значения

void

MaxMin (

Argl,

//

Исходное

данное ~

передается

по

double

//значению

double	Агд2,		//	Исходное		данное	- передается		по
double	&Мах,		//	значению			по	ссылке
			//	Ответ	-	передается
double	ScMin )		//	Ответ	-	передается	по	ссылке
{
±f( Argl>Arg2		)
{	= Argl;	Mln	=	Arg2;
Max
}
else
{	= Arg2;
Max		Min	=	Argl;
}
return;
}
Еще раз напомним, зачем				нуэюен прототип			(объявление)		функ­

ции. Прототип функции используется для контроля правильности вызова функции. В рассмотренном выше примере прототип функции MaxMin применяется компилятором при вызове этой функции Здесь компилятор сравнивает:

•возвращаемое значение функции в прототипе (void - отсутствует) со способом вызова функции (вызов должен начинаться с имени функции);

•сравнивает количество параметров в прототипе и их типы с коли­ чеством аргументов в вызове функции и типами аргументов.

70

в нашем примере имеет место их полное соответствие, что свидетельствует об отсутствии ошибок в вызове функции. Попутно заметим, что в языке Си прототип функции не обязателен. При его отсутствии компилятор выдает лишь предупреждение о невозмож­ ности проверить правильность вызова такой функции, что не пре­ пятствует выполнению программы. Это является недостатком языка Си. В языке же С-ь+, напротив, прототип является обязательным и это хорошо.

Если в файле программного проекта, где находится вызов функции, имеется определение этой функции, причем определение функции предшествует ее вызову, то наличие прототипа не является обязательным. При его отсутствии для контроля правильности вызо­ ва функции компилятор использует заголовок функции из определе­ ния функции.

Рассмотрим процесс передачи аргументов а\ и а2 функции MaxMin в приведенной выше программе. Что же функция MaxMin получает в действительности - копии значений аргументов а\ и а2 или значения этих аргументов? В данном случае функция получает копии значений аргументов al и а2. Передача функции копий зна­ чений аргументов, в противоположность передаче функции значе­ ний самих аргументов, называется передачей аргументов по значе­ нию. При таком способе передачи значения аргументов al и а2 ко­ пируются, на время работы функции, в дополнительную область па­ мяти и используется в функции в качестве параметров ArgX и Arg2. По завершении работы функции указанная область памяти освобож­ дается и может быть повторно использована. При этом сами аргу­ менты al и а2 остаются неизменными (даже, если в теле функции значения параметров будут изменены). Такой способ передачи ар­ гумента в функцию, по существу, означает "упрятывание" информа­ ции в функции. Следовательно, он хорош для передачи в функцию исходных данных, которые после завершения функции должны со­ хранить прежние значения.

В языке C++, в отличие от языка Си, существует и другой спо­ соб передачи аргумента в функцию - передача аргумента по ссылке. В нашем примере такими аргументами являются Мх и Мп. При пе­ редаче аргументов Мх и Мп по ссылке в качестве параметров Мах и Min используется сами аргументы Мх и Мп. По завершении работы функции аргументы Мх и Мп останутся такими, какими они были перед завершением функции (в нашем случае Мх получает наиболь­ шее, а Мп — наименьшее значение из al и а2). Такой способ переда­ чи аргумента в функцию хорош для получения из функции ответа.

71

в рассмотренном нами примере функция не имела возвращае­ мого значения. Но ведь существуют и функции, имеющие возвра­ щаемое значение. Когда же их следует применять? Ответ на этот во­ прос прост — если из функции получаем единственный ответ. В этом случае удобнее его получать как значение, возвращаемое функцией. Рассмотрим пример, иллюстрирующий такой способ получения от­ вета. В качестве решаемой задачи рассмотрим более простую зада­ чу, являющуюся частью только что рассмотренной задачи - запишем прототип, определение и пример вызова функции, определяющей наибольшее значение из двух аргументов. Спецификация соответст­ вующей функции приведена на рис. 27.

	double Arg1	Max	double
	double Arg1
	Исходные данные	Процесс	Наибольшее из Arg1 и
	(передаются по		Arg2 получаем как
	значению)		возвращаемое
			значение

Рис. 27. Спецификация функции с возвращаемым значением

Теперь запишем исходный текст в виде законченной програм­ мы, содержащий записи прототипа, вызова функции и ее определе­ ния.

/*

Файл

МАХ.СВР

проект

с

двумя

функциями.

Пример

Однофайловый

программный

иллюстрирует

работу

с

функцией:

объявление

(прототип)

функ-

ции,

определение

функции

и

вызов

функции

с

возвращаемым

зна-

чением

^include

<stdio.h>

//

Для

функций

ввода-вывода

//

Прототип

функции:

Argl^

Агд2

-

параметры

функции,

функция

//

имеет

возвращаемое

значение.

В данном случае

прототип

//

функции

является

обязательным,

так

как

вызов

функции

//

выполняется

раньше,

чем

функция

определена

dovLble

Мах (

double

Argl,

double

Arg2

) ;

±пЬ

main (

void

)

//

Возвращает

0

при

успехе

{

double

al

1.5,

a2

=

-17.1,

Мх;

//

Вызов

функции

с возвращаемым

значением:

al,

а2

-

//

аргументы

функции

72

Мх = Max( al,			a2	) ;
printf	( "\л	al	=	%lg,	a2 = %lg, Mx = %lg \n",
	air	a2,	Mx )		;
z-etuni	0;

}

//Определение функции

double	Max (	Arglr		//	Возвращает	наиб.	(Argl		,Агд2)	по
double				//	Исходное	данное	-	передается
double		Агд2 )		//	значению		-	передается		по
				//	Исходное	данное
(				//	значению
±£(	Argl>Arg2		)
{
	retuim		Argl;

}

re bum Ar g2 ;

}

В рассмотренном примере функция Max имеет возвращаемое значение. Поэтому вызов этой функции должен быть записан в фор­ ме выражения присваивания. В этом выражении слева от знака опе­ рации '=' должно указываться имя переменной с типом как тип зна­ чения, возвращаемого функцией, а справа от знака '=' должно следо­ вать имя функции. В нашем примере в вызове функции Мах имеет место точное соответствие прототипу этой функции и в части воз­ вращаемого значения, что также говорит об отсутствии ошибок в использовании функции. В заключение отметим, что класс хранения таких объектов, как параметры функций, передаваемые по значе­

нию, называется автоматическим	(другие названия -	локальный,
рабочий). Такое название означает, что область действия		парамет­
ра, передаваемого по значению, ограничивается текущей		функцией,

точнее блоком функции за исключением тех вложенных в блок функции блоков, в которых содержится переопределение имени па­ раметра. Область действия параметра, передаваемого в функцию по ссылке, определяется соответствующим аргументом в вызове функ­ ции.

Временем эюизни параметра, передаваемого в функцию по значению, является продолжительность исполнения функции. Как только функция завершит работу, значения ее параметров, передан­ ных по значению, будут утеряны. Время же жизни параметра, пере­ даваемого в функцию по ссылке, также определяется соответствую­ щим аргументом в вызове функции. Автоматический класс хранения могут иметь не только параметры функций, но и другие объекты.

73

3.6. Автоматические, регистровые и внутренние статические данные

Автоматические, регистровые и внутренние статические дан­ ные можно определить внутри любого блока операторов языков Си/С++. Общий синтаксис блока представлен на рис. 28.

{	Начало блока
	Внутренние определения данных
	Операторы
	Конец блока
	Рис. 28. Общий синтаксис блока

Отметим разницу в синтаксисе блока языков Си/С++. В языке Си внутренние определения данных блока должны обязательно предшествовать операторам блока, а в языке C++ внутренние опре­ деления данных и операторы блока могут быть перемешаны. Но при этом необходимо, чтобы использованию внутреннего данного в опе­ раторе блока обязательно предшествовало его определение.

В качестве примеров блоков, известных нам на данном этапе, можно назвать блоки в операторе //, блоки в циклических операто­ рах, блоки функций и обычные блоки. Существуют и другие разно­

видности блоков, которые будут рассмотрены далее.
Данные можно			определить	внутри блока как		имеющие	либо
автоматический auto			{AUTOmatic),	либо статический static, либо ре­
гистровый	register	классы хранения			(рис. 29). По умолчанию,		когда
описатель	класса	хранения опущен,			предполагается	автоматиче­
ский класс	хранения!!!

74

Определение_внутренних_данных
^	Специф._типа	Идентификатор
auto
static
register>
Рис. 29. Определение внутренних данных
Областью	действия внутренних	данных	с классами	хранения
автоматический,	регистровый и внутренний		статический	является

блок, где они определены, включая те вложенные в него блоки, в которых не содержатся переопределения тех же самых имен.

Время эюизни внутренних данных с классом хранения auto и register совпадает со временем выполнения блока. Следовательно, они создаются (размещаются в памяти) в момент входа в блок и уничтожаются при выходе их него. При этом внутренние данные с классом хранения register (они могут иметь только целый тип int) хранятся в быстродействующих машинных регистрах, если это воз­

можно, или	они эквивалентны	данным с классом	хранения auto в
противном случае.
Время	снсизни внутренних	статических данных с классом хра­
нения static	совпадает со временем выполнения		всей программы.

Они создаются однократно и сохраняют значения между повторными входами в блок, в котором они определены.

Рассмотрим ряд иллюстрирующих примеров.

Файл	Р7.СРР	программный		проект (файлы Р7.СРР и		SAVE4.СРР)
Двухфайловый
с тремя	функциями.		Пример	иллюстрирует	время жизни	и	область
действия	параметров		функции	и внутренних	автоматических		дан­
ных
V

^include			<stdio.h>
// Прототипы				функций
voxd	save4	(	float		) ;
float	get	(	void	)	;
int	main (	void.		)
{

// Для функций

ввода-вывода

// Возвращает О при

успехе

75

/ /

Определение

внутренних

автоматических

данных. Можно и

//

в

такой

эквивалентной

форме:

float

mv^

pi;

auto

float

/nv,

pi;

pi

=

22.

Of

/

7;

^

sa\re4

( pi

) ;

mv =

get

( )

;

print

f (

"\n

mv

%f pi

=

%f"^

mv,

pi

) ;

retvLm

0;

}

/*

SAVE4.CPP

Файл

программном

проекте,

главная

функция

кото­

Используется

в

рого имеется

в

файле

Р7.СРР

//Прототипы функций

void	save4(	float	) ;
float	get(	void	) ;
static	float		fv;
void	save4(	float	mv )
{	fv = mv;
	return;
}
float	get(	void	)
( •
}	return	fv;
	Внутренняя		автоматическая переменная wv, определенная в

функции main, и параметр mv в функции save4 размещены в разных областях памяти и не влияют друг на друга. Первая из них имеет об­ ластью действия блок функции main и время жизни, равное времени выполнения main. Параметр mv функции save4 имеет в качестве об­ ласти действия блок этой функции и время жизни - время выполне­ ния save4.

Автоматические, регистровые внутренние данные и внутрен­ ние статические данные можно переопределять при вложении бло­ ков друг в друга, что иллюстрирует следующий пример.

/*

Файл	Р8.СРР		проект	с одной	главной	функцией.
Однофайловый программный
Пример	иллюстрирует	переопределение		данных	во вложенных		бло­
ках
*/

76

^include

<stdio.h>

//

Для

функций

ввода-вывода

int main

(

void.

)

//

Возвращает

О при

успехе

{

внутренних

автоматических

переменных

// Определение

int

counter^

//

Действует

в

блоке

main

и

во

i;

//

вложенном

блоке

while

не

//

Действует

в

блоке

main

и

//

действует

во

вложенном

блоке

counter

= О; 1 = 10;

//

while

while

(

counter

< i )

{

//

Переопределение

внутренней

автоматической

во

//

переменной

вложенном

блоке

-

она

//

располагается

в

в

другой

области

памяти

//

и

действует

блоке

while

int

^

0;

i;

counter++;

i

^ %d i

=

%d", counter,

i ) /

printf(

"\n counter

}

f

(

"\n\n

counter

=

%ci i

=

%d \л", counter,

i

) ;

print

retuizn

0;

}

Результаты выполнения этой программы имеют следующий

вид:

counter	= 1	i	= О
counter	^ 2	i	= О
counter	= 3	i	= О
counter	= 4	i	== О
counter	= 5	i	= О
counter	= 6	i	= 0
counter	= 7	i	^	0
counter	= 8	i	= 0
counter	= 10		=91=0
counter			i	= 0
counter^	= 10		i	= 10

Как указывалось выше, внутренние статические данные имеют ту же область действия, что и арифметические и регистровые дан­ ные, но время их жизни максимально и равно времени выполнения программы.

/ / Определение			функции
void,	save	( float	mv )
{	Определение		внутреннего		статического	данного с его
//
//		инициализацией		при	трансляции
static		int counter		== 0;

11

counter++,

return/

}

Значение counter будет сохраняться между вызовами функции save и, следовательно^ по нему можно судить сколько раз вызыва­ лась эта функция.

3.7.Инициализация данных

вязыках Си/С-1-+ большинство данных может быть явно или

неявно инициализировано в момент их определения. Инициализаци­

ей называется присваивание переменной					начального значения.
	Сводные данные об областях действия, времени жизни и ини-
циализируемости объектов Си-программ приведены в табл. 14.
		Табл. 14. Области действия, время жизни
			и инициализация объектов
1	Класс	Внешний	Внешний	Параметр	Автома­	Регист­	Внутренний
	хранения		стати­	функции	тический	ровый	статичес­
		Програм­	ческий				кий
	Область		Файл	Функция	Блок	Блок	Блок
	действия	ма
	Время	Програм­	Програм­	функция	Блок	Блок	Программа
	жизни	ма	ма	Нет	Все		Все
	Инициали-	Все	Все			Все
	зируе-
	мость
	объектов					При каж­	При компи­
[	Момент	При ком­	При ком­	Нет	При каж­
	инициали­	пиляции	пиляции		дом входе	дом вхо­	ляции
	зации			Нет	в блок	де в блок
	Инициали­	Нулем	Нулем		Не	Не	Нулем
	зация по				определе­	опреде­
	умолча­				но	лено
	нию
	При отсутствии явных указаний данным с классами						хранения
extern и static присваиваются				нулевые	начальные значения. Пере­

численные данные	и большинство других данных могут быть	явно
инициализированы	в момент определения с помощью указания	по­
сле их имени знака '=' и константного выраэюения:

static ±nt counter = 0;

// Константное выражение не содержит переменных long max_size = 512 * 200L;

78

Данные с классами хранения extern и static инициализируются однократно в момент компиляции. Автоматические и регистровые данные инициализируются в процессе выполнения программы при каждом входе в блок, в котором они определены.

3.8.Упражнения для самопроверки

1.Что напечатает следующая программа?

^include <stdlo.h>

//Прототипы функций

int

next

(

void

)

;

;

tub

reset

(

(

void

)

int

last

void

)

;

int

nw (

±nb

) ;

int

i

=

1;

int

main

(

void

)

{

auto

Int

1,

j

;

1

=

reset(

)

;

fox:(

j

=

3;

j

<= 3;

j++ )

{

prlntf(

"1 = %1 j = %l\n",

i , J

)

;

f (

)

;

print

"next (

)=%l\n"^

next

(

)

prlntf(

"last(

)=%l\n"r

last(

)

)

;

print

f(

"nw (1+j ) =%l\n",

nw(l+j)

)

;

}

jretujrn

0;

static

Int

1=10;

int

next

(

void

)

{

T&txuon

1

+=

1;

}

int

last

(

void

)

{

return

1

-=

1;

}

int

nw (

Int

1

)

79