Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
int v3 = square(1,2); // ошибка: слишком много аргументов
int v4 = square("two"); // ошибка: неверный тип аргумента —
// ожидается int
Многие компиляторы предупреждают о неиспользуемых возвращаемых значениях, как показано выше. По этой причине может показаться, будто компилятор способен понять, что, написав строку "two", вы на самом деле имели в виду число 2. Однако компилятор языка С++ совсем не так умен. Компьютер просто проверяет, соответствуют ли ваши инструкции синтаксическим правилам языка С++, и точно их выполняет. Если компилятор станет угадывать, что вы имели в виду, то он может ошибиться и вы — или пользователи вашей программы — будете огорчены. Достаточно сложно предсказать, что будет делать ваша программа, если компилятор будет пытаться угадывать ваши намерения.
Тело функции является блоком (см. раздел 4.4.2.2), который выполняет реальную работу.
{
return x*x; // возвращаем квадрат числа x
}
Для функции square эта работа тривиальна: мы вычисляем квадрат аргумента и возвращаем его в качестве результата. Выразить это на языке С++ проще, чем на естественном языке. Это типично для простых идей. Помимо всего прочего, язык программирования предназначен именно для простого и точного выражения таких простых идей.
Синтаксис определения функции можно описать так:
тип идентификатора (список параметров) тело функции
За типом (возвращаемого значения) следует идентификатор (имя функции), за ним — список параметров в скобках, затем — тело функции (исполняемые инструкции). Список аргументов, ожидаемых функцией, называют списком параметров, а элементы этого списка — параметрами (или формальными аргументами).
Список параметров может быть пустым. Если не хотите возвращать результат, то перед именем функции в качестве типа возвращаемого значения следует поставить ключевое слово void (означающее “ничего”). Рассмотрим пример.
void write_sorry() // не принимает никаких аргументов;
// ничего не возвращает
{
cout << "Извините n";
}
Специфические аспекты, связанные с языком программирования, будут описаны в главе 8.
4.5.1. Зачем нужны функции
Функции нужны в ситуациях, когда требуется выделить некие вычисления и присвоить им конкретное имя, руководствуясь следующими соображениями.
• Эти вычисления логически отделены от других.
• Отделение вычислений делает программу яснее (с помощью присваивания имен функциям).
• Функцию можно использовать в разных местах программы.
• Использование функций упрощает отладку программы.
В дальнейшем мы увидим много примеров, в которых следует руководствоваться этими соображениями. Обратите внимание на то, что в реальных программах используются тысячи функций и даже несколько сотен тысяч функций. Очевидно, что мы никогда не сможем понять такие программы, если их части (т.е. фрагменты вычислений) не будут отделены друг от друга и не получат имен. Кроме того, как мы вскоре убедимся, многие функции часто оказываются полезными в разных ситуациях, и повторять один и тот же код каждый раз довольно утомительно. Например, вы, конечно, можете писать выражения вида x*x, или 7*7, или (x+7)*(x+7), а не square(x), square(7) или square(x+7). Однако функция square сильно упрощает такие вычисления. Рассмотрим теперь извлечение квадратного корня (в языке С++ эта функция называется sqrt): можете написать выражение sqrt(x), или sqrt(7), или sqrt(x+7), а не повторять код, вычисляющий квадратный корень, запутывая программу. И еще один аргумент: можете даже не интересоваться, как именно вычисляется квадратный корень числа в функции sqrt(x), — достаточно просто передать функции аргумент x.
В разделе 8.5 мы рассмотрим множество технических деталей, связанных с функциями, а пока рассмотрим еще один пример. Если мы хотим действительно упростить цикл в функции main(), то можно было бы написать такой код:
void print_square(int v)
{
cout << v << 't' << v*v << 'n';
}
int main()
{
for (int i = 0; i<100; ++i) print_square(i);
}
Почему же мы не использовали версию программы на основе функции print_square()? Дело в том, что эта программа ненамного проще, чем версия, основанная на функции square(), и, кроме того,
• функция print_square() является слишком специализированной и вряд ли будет использована в другой программе, в то время как функция square(), скорее всего, будет полезной для других пользователей;
• функция square() не требует подробной документации, а функция print_square() очевидно требует пояснений.
Функция print_square() выполняет два логически отдельных действия:
• печатает числа;
• вычисляет квадраты.
Программы легче писать и понимать, если каждая функция выполняет отдельное логическое действие. По этой причине функция square() является более предпочтительной.
В заключение попробуем ответить, почему мы использовали функцию square(i), а не выражение i*i, использованное в первой версии программы? Одной из целей функций является упрощение кода путем распределения сложных вычислений по именованным функциям, а для программы 1949 года еще не было аппаратного обеспечения, которое могло бы непосредственно выполнить операцию “умножить”. По этой причине в первоначальной версии этой программы выражение i*i представляло собой действительно сложное вычисление, как если бы вы выполняли его на бумаге. Кроме того, автор исходной версии, Дэвид Уилер, ввел понятие функций (впоследствии названных процедурами) в современном программировании, поэтому было вполне естественно, что он использовал их в своей программе.
ПОПРОБУЙТЕ
Реализуйте функцию square() не используя оператор умножения; иначе говоря, выполните умножение x*x с помощью повторного сложения (начиная с переменной, равной нулю, и х раз добавляя к ней число x). Затем выполните версию первой программы, используя функцию square().
4.5.2. Объявления функций
Вы заметили, что вся информация, необходимая для вызова функции, содержится в первой строке ее объявления? Рассмотрим пример.
int square(int x)
Этой строки уже достаточно, чтобы написать инструкцию
int x = square(44);
На самом деле нам не обязательно заглядывать в тело функции. В реальных программах мы часто не хотим углубляться в детали реализации тела функции. Зачем нам знать, что написано в теле стандартной функции sqrt()? Мы знаем, что она извлекает квадратный корень из своего аргумента. А зачем нам знать, как устроено тело функции square()? Разумеется, в нас может разжечься любопытство. Но в подавляющем большинстве ситуаций достаточно знать, как вызвать функцию, взглянув на ее определение. К
