6.1. Основы функций

Определение функции (function definition) обычно состоит из типа возвращаемого значения (return type), имени, списка параметров (parameter) и тела функции. Параметры определяются в разделяемом запятыми списке, заключенном в круглые скобки. Выполняемые функцией действия определяются в блоке операторов (см. раздел 5.1), называемом телом функции (function body).

Для запуска кода функции используется оператор вызова (call operator), представляющий собой пару круглых скобок. Оператор вызова получает выражение, являющееся функцией или указателем на функцию. В круглых скобках располагается разделяемый запятыми список аргументов (argument). Аргументы используются для инициализации параметров функции. Тип вызываемого выражения — это тип возвращаемого значения функции.

Создание функции

В качестве примера напишем функцию вычисления факториала заданного числа. Факториал числа n является произведением чисел от 1 до n. Факториал 5, например, равен 120:

1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120

Эту функцию можно определить следующим образом:

// факториал val равен

// val * (val - 1) * (val - 2) ... * ((val - (val - 1)) * 1)

int fact(int val) {

 int ret = 1; // локальная переменная для содержания результата по

              // мере его вычисления

 while (val > 1)

  ret *= val--; // присвоение ret произведения ret * val

                // и декремент val

 return ret;    // возвратить результат

}

Функции присвоено имя fact. Она получает один параметр типа int и возвращает значение типа int. В цикле while вычисляется факториал с использованием постфиксного оператора декремента (см. раздел 4.5), уменьшающего значение переменной val на 1 при каждой итерации. Оператор return выполняется в конце функции fact и возвращает значение переменной ret.

Вызов функции

Чтобы вызвать функцию fact(), следует предоставить ей значение типа int. Результатом вызова также будет значение типа int:

int main() {

 int j = fact(5); // j равно 120, т.е. результату fact(5)

 cout << "5! is " << j << endl;

 return 0;

}

Вызов функции осуществляет два действия: он инициализирует параметры функции соответствующими аргументами и передает управление коду этой функции. При этом выполнение вызывающей (calling) функции приостанавливается и начинается выполнение вызываемой (called) функции.

Выполнение функции начинается с неявного определения и инициализации ее параметров. Таким образом, когда происходит вызов функции fact(), сначала создается переменная типа int по имени val. Эта переменная инициализируется аргументом, предоставленным при вызове функции fact(), которым в данном случае является 5.

Выполнение функции заканчивается оператором return. Как и вызов функции, оператор return осуществляет два действия: возвращает значение (если оно есть) и передает управление назад вызывающей функции. Возвращенное функцией значение используется для инициализации результата вызывающего выражения. Выполнение продолжается с остальной частью выражения, в составе которого осуществлялся вызов. Таким образом, вызов функции fact() эквивалентен следующему:

int val = 5; // инициализировать val из литерала 5

int ret = 1; // код из тела функции fact

while (val > 1)

 ret *= val--;

int j = ret; // инициализировать j копией ret

Параметры и аргументы

Аргументы — это инициализаторы для параметров функции. Первый аргумент инициализирует первый параметр, второй аргумент инициализирует второй параметр и т.д. Хотя порядок инициализации параметров аргументами известен, порядок обработки аргументов не гарантирован (см. раздел 4.1.3). Компилятор может вычислять аргументы в любом порядке по своему предпочтению.

Тип каждого аргумента должен совпадать с типом соответствующего параметра, как и тип любого инициализатора должен совпадать с типом объекта, который он инициализирует. Следует передать точно такое же количество аргументов, сколько у функции параметров. Поскольку каждый вызов гарантированно передаст столько аргументов, сколько у функции параметров, последние всегда будут инициализированы.

Поскольку у функции fact() один параметр типа int, при каждом ее вызове следует предоставить один аргумент, который может быть преобразован в тип int (см. раздел 4.11):

fact("hello");   // ошибка: неправильный тип аргумента

fact();          // ошибка: слишком мало аргументов

fact(42, 10, 0); // ошибка: слишком много аргументов

fact(3.14);      // ok: аргумент преобразуется в int

Первый вызов терпит неудачу потому, что невозможно преобразование значения типа const char* в значение типа int. Второй и третий вызовы передают неправильные количества аргументов. Функцию fact() следует вызывать с одним аргументом; ее вызов с любым другим количеством аргументов будет ошибкой. Последний вызов допустим, поскольку значение типа double преобразуется в значение типа int. В этом случае аргумент неявно преобразуется в тип int (с усечением). После преобразования этот вызов эквивалентен следующему:

fact(3);

Список параметров функции

Список параметров функции может быть пустым, но он не может отсутствовать. При определении функции без параметров обычно используют пустой список параметров. Для совместимости с языком С можно также использовать ключевое слово void, чтобы указать на отсутствие параметров:

void f1() { /* ... */ } // неявно указанный пустой список параметров

void f2(void) { /* ... */ } // явно указанный пустой список параметров

Список параметров, как правило, состоит из разделяемого запятыми списка параметров, каждый из которых выглядит как одиночное объявление. Даже когда типы двух параметров одинаковы, объявление следует повторить:

int f3(int v1, v2) { /* ... */ }    // ошибка

int f4(int v1, int v2) { /* ... */} // ok

Параметры не могут иметь одинаковые имена. Кроме того, локальные переменные даже в наиболее удаленной области видимости в функции не могут использовать имя, совпадающее с именем любого параметра.

Имена в определении функций не обязательны, но все параметры обычно именуют. Поэтому у каждого параметра обычно есть имя. Иногда у функций есть не используемые параметры. Такие параметры зачастую оставляют безымянными, указывая, что они не используются. Наличие безымянного параметра не изменяет количество аргументов, которые следует передать при вызове. Аргумент при вызове должен быть предоставлен для каждого параметра, даже если он не используется.

Тип возвращаемого значения функции

В качестве типа возвращаемого значения функции применимо большинство типов. В частности, типом возвращаемого значения может быть void, это означает, что функция не возвращает значения. Но типом возвращаемого значения не может быть массив (см. раздел 3.5) или функция. Однако функция может возвратить указатель на массив или функцию. Определение функции, возвращающей указатель (или ссылку) на массив, рассматривается в разделе 6.3.3, а указателя на функцию — в разделе 6.7.

Упражнения раздела 6.1

Упражнение 6.1. В чем разница между параметром и аргументом?

Упражнение 6.2. Укажите, какие из следующих функций ошибочны и почему. Предложите способ их исправления.

(a) int f() {

     string s;

     // ...

     return s;

    }

(b) f2(int i) { /* ... */ }

(c) int calc(int v1, int v1) /* ... */ }

(d) double square(double x) return x * x;

Упражнение 6.3. Напишите и проверьте собственную версию функции fact().

Упражнение 6.4. Напишите взаимодействующую с пользователем функцию, которая запрашивает число и вычисляет его факториал. Вызовите эту функцию из функции main().

Упражнение 6.5. Напишите функцию, возвращающую абсолютное значение ее аргумента.