Функции в языке Си

В программировании на Си функция - это блок кода, который выполняет определенную задачу и может быть вызван из других частей программы. Она служит фундаментальным компонентом программы на Си, способствуя организации и повторному использованию кода. Это сокращение для вызова набора инструкций.

Задачи, назначенные функции, заключены в фигурные скобки и выполняют определенные операции.

Функция может использоваться для вызова или выполнения нескольких инструкций одновременно.

Синтаксис функции в Си

Синтаксис функций в C состоит из трех основных частей:

• Объявление функции
• Определение функции
• Вызов функции

Объявление функции

При объявлении функции мы должны указать ее возвращаемый тип, а также количество и тип ее параметров.

Синтаксис

возвращаемый_тип имя_функции(
    тип_первого_параметра параметр_1,
    тип_второго_параметра параметр_2, ...
);

возвращаемый_тип:

• Определяет тип данных значения, которое будет возвращать функция.
• Это может быть любой допустимый тип данных в C, включая int, float, double, char или определенный пользователем тип.

имя_функции:

• Определяет имя функции.

Он должен соответствовать правилам присвоения имен идентификаторам на языке Си (например, начинаться с буквы, может содержать буквы, цифры и символы подчеркивания).

(тип_первого_параметра параметр_1, тип_второго_параметра параметр_2, ...)

• Внутри круглых скобок вы объявляете параметры, которые ожидает функция.
• Каждый параметр состоит из типа данных (тип_первого_параметра, тип_второго_параметра и т.д.), за которым следует имя параметра (параметр_1, параметр_2 и т.д.).
• Если функция не требует каких-либо параметров, вы можете оставить круглые скобки пустыми.

Примечание: параметр в программировании - это переменная, используемая в функции для получения входных значений из вызывающего кода. Параметры позволяют функциям принимать и обрабатывать различные данные, повышая гибкость и возможность повторного использования. Они служат заполнителями для значений, которые предоставляются при вызове функции.

Пример

int add(int a, int b); // Пример объявления функции

Параметры в объявлении функции не являются обязательными. Наличие параметров у функции зависит от конкретных требований задачи, для выполнения которой она предназначена.

Если функция не требует каких-либо параметров, круглые скобки можно оставить пустыми:

int exampleFunction(); // Функция без параметров

Определение функции

Фактический код функции определяется отдельно от ее объявления. Он обеспечивает фактическую реализацию задач, для выполнения которых предназначена функция.

Оно содержит код, заключенный в фигурные скобки, который определяет операции, вычисления или действия, которые функция будет выполнять при вызове. Определение завершает структуру функции, начатую ее объявлением.

возвращаемый_тип имя_функции(
    тип_первого_параметра параметр_1,
    тип_второго_параметра параметр_2, ...
) {
    // Тело функции (код)
    // ...
    //  return Возвращаемое значение
}

• возвращаемый_тип: указывает тип данных значения, которое будет возвращать функция. Это может быть любой допустимый тип данных в C.
• имя_функции: определяет имя функции. Оно должно соответствовать правилам присвоения имен идентификаторам в C.
• (тип_первого_параметра параметр_1, тип_второго_параметра параметр_2, ...): в круглых скобках указаны параметры, которые ожидает функция. Каждый параметр содержит тип данных, за которым следует имя параметра.
• { ... }: Фигурные скобки содержат тело функции. Здесь вы определяете операции, которые будет выполнять функция.
• Оператор return: если функция возвращает значение, вы используете оператор return, за которым следует возвращаемое значение.

Пример использования

// Определение функции
int addNumbers(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    return sum;  // Возвращаемое значение
}

В этом примере:

• int - тип возвращаемого значения.
• addNumbers - имя функции.
• (int a, int b) - параметры.
• { ... } содержит тело функции с кодом для сложения двух чисел.
• return sum; возвращает рассчитанную сумму.

Вызов функции

Вызов функции является инструкцией, которая дает указание компилятору выполнять операции, указанные в функциях.

Это предполагает использование имени функции вместе со скобками и, если применимо, указание значений (аргументов) для ее параметров. Программа временно передает управление функции, выполняет ее код и возвращает результат вызывающему коду.

Основной синтаксис вызова функции на C:

возвращаемый_тип result = имя_функции(аргумент_1, аргумент_2, …);

• возвращаемый_тип: тип данных значения, возвращаемого функцией.
• result: переменная, в которой хранится значение, возвращаемое функцией.
• имя_функции: имя вызываемой функции.
• (аргумент_1, аргумент_2, ...): значения (аргументы), передаваемые функции. Количество и типы аргументов должны соответствовать объявлению функции.

Пример

#include <stdio.h>
// Объявление функции

int add(int a, int b);

int main() {
   // Вызов функции
   int sum = add(3, 5);

  // Вывод результата
   printf("Сумма равна: %d\n", sum);
  return 0;
}

// Определение функции
int add(int a, int b) {
    return a + b; // Возвращает сумму чисел a и b
}

Вывод

Сумма равна: 8

В этом примере функция add(3, 5) является вызовом функции. Она передает управление функции add, которая вычисляет сумму 3 и 5 и возвращает результат. Возвращаемое значение затем сохраняется в переменной sum и выводится на экран.

Оператор return

Оператор return в программировании используется для обратной отправки значения из функции в ту часть программы, которая его вызвала. Тип возвращаемого значения в объявлении функции определяет тип значения, которое должно быть возвращено.

Это означает окончание выполнения функции и передачу указанного результата, позволяя вызывающему коду извлекать и использовать это значение для дальнейших операций. Функции с типом возвращаемого значения void не возвращают никакого значения.

// Определение функции с возвращаемым типом int
// и двумя параметрами
int addNumbers(int a, int b) {
    // Тело функции для сложения двух чисел
    int sum = a + b;
    
    // Возврат значения
    return sum;
}

В этом примере это тип возвращаемого значения, addNumbers - это имя функции, (int a, int b) - параметры, { ... } содержит тело функции, а return sum; - оператор возврата.

Аргументы функции

Аргументы - это значения или переменные, предоставляемые функции во время ее вызова. Они служат входными данными, предоставляя информацию, необходимую функции для выполнения своей задачи. Аргументы соответствуют параметрам, определенным в объявлении функции, которые влияют на ее поведение и результат.

Синтаксис

возвращаемый_тип result = имя_функции(аргумент_1, аргумент_2, ...);

• возвращаемый_тип: тип данных значения, возвращаемого функцией.
• result: переменная, в которой хранится значение, возвращаемое функцией.
• имя_функции: имя вызываемой функции.
• (аргумент_1, аргумент_2, ...): значения (аргументы), передаваемые функции. Количество и типы аргументов должны соответствовать объявлению функции.

Типы Функций

Функции можно разделить на различные типы в зависимости от их характеристик и назначения. В программировании на языке Си существует два основных типа функций

1. Стандартные библиотечные функции:

Они также известны как "Встроенные функции". Эти функции предоставляются стандартной библиотекой C и могут использоваться непосредственно в программах на C. Библиотечные функции встроены в язык C и выполняют важные операции.

Встроенные функции можно использовать напрямую, без объявления или определения, что является одним из их преимуществ. С другой стороны, пользовательские функции требуют объявления и определения перед использованием, что представляет собой дополнительный этап в процессе программирования.

Примеры некоторых встроенных функций

printf(), scanf(), sqrt(), pow(), strlen(), strcpy(), malloc(), free()

Пример

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double base = 2.0;
    double exponent = 3.0;
    
    // вычисление 2^3 используя pow()
    double result = pow(base, exponent);
    
    printf("Результат: %.2lf\n", result);

    return 0;
}

В этом примере pow(2.0, 3.0) вычисляет значение 2, возведенное в степень 3, в результате чего получается значение 8.0. Затем результат выводится на экран. Функция pow() возвращает значение типа double (8.0).

Преимущества стандартных библиотечных функций

• Эти функции предназначены для эффективной работы и ускорения выполнения ваших программ.
• Экономит время, используя проверенные решения из стандартной библиотеки, вместо того чтобы создавать все с нуля.
• Повторно используйте хорошо протестированные функции в разных проектах без необходимости переписывать один и тот же код.
• Обеспечьте согласованность вашего кода и снизьте риск ошибок, используя стандартизированные функции.
• Код, использующий стандартные библиотечные функции, может быть легко адаптирован к различным системам и платформам.

2. Определяемые пользователем функции:

Определяемые пользователем функции в программировании на языке Си - это функции, созданные программистом для выполнения конкретных задач, адаптированных к требованиям его программы.

Когда мы создаем определенную функцию для конкретной ситуации, и это не то, что уже предусмотрено (не определено ни в одном заголовочном файле), мы должны создать свои собственные правила для того, как работает эта функция. Мы делаем это, объявляя (говоря, что будем использовать) и определяя (предоставляя подробную информацию) функцию в нашем коде.

Преимущества пользовательских функций:

1. Разбивка программ на части: вместо того чтобы иметь дело с одной большой и сложной программой, пользовательские функции помогают нам разбить ее на более мелкие и понятные части.

2. Упрощенное тестирование: каждую часть (функцию) можно протестировать самостоятельно, чтобы убедиться, что она правильно выполняет свою работу. Это помогает обеспечить надежную работу всей программы.

3. Простое решение проблем: если что-то пойдет не так, мы можем сосредоточиться на конкретных функциях, чтобы найти и устранить неполадки. Это значительно упрощает решение проблем.

4. Эффективные обновления: когда нам нужно что-то изменить или добавить, мы можем сделать это только с помощью одной части (функции), что делает обновление более быстрым и понятным.

5. Более четкая логика: определяемые пользователем функции облегчают чтение кода, помещая конкретные задачи в разделы с четкими названиями. Это делает общий план программы более понятным.

6. Повторное использование для сокращения лишнего: как только мы создаем функцию, мы можем использовать ее снова в разных частях программы или даже в других проектах. Это сокращает ненужное повторение работы.

Пример:

#include <stdio.h>

// Объявление функции
int calculateSquare(int number);

int main() {
    // Получаем ввод с клавиатуры
    int input;
    printf("Введите число: ");
    scanf("%d", &input);

    // Вызываем функцию
    int result = calculateSquare(input);

    // Вывод результата
    printf("Квадрат из числа %d равен: %d\n", input, result);

    return 0;
}

// Определение функции
int calculateSquare(int number) {
    // Вычисляем и возвращаем квадрат из числа
    return number * number;
}

Вывод. Например, если пользователь введет 5, то результатом будет:

Введите число: 5
Квадрат из числа 5 равен: 25

В этой программе:

• int calculateSquare(int number); - объявление функции, указывающее, что calculateSquare принимает целочисленный параметр и возвращает целое число.
• int result = calculateSquare(input); - вызов функции, при котором пользовательский ввод передается в функцию calculateSquare, а результат сохраняется в переменной result .
• Определение функции int calculateSquare(int number) включает логику для вычисления квадрата предоставленного числа.