Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

// ошибка: пропущены скобки

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