Funzioni. (Dichiarazione, Prototipo, Chiamata) Concetto di funzione

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1 Funzioni (Dichiarazione, Prototipo, Chiamata) Concetto di funzione L astrazione di funzione è presente in tutti i linguaggi di programmazione di alto livello. Una funzione è un componente software che cattura l'astrazione matematica di funzione: f : A B... Q S molti ingressi possibili (corrispondenti ai valori su cui operare) una sola uscita (corrispondente al risultato) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 2 1

2 Vantaggi delle funzioni Testo del programma suddiviso in unità significative Testo di ogni unità più breve minore probabilità di errori migliore verificabilità Riutilizzo di codice Migliore leggibilità Sviluppo top-down del software Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 3 Utilizzo di funzioni: esempio Per evidenziare l'utilità delle funzioni, pensiamo di dover scrivere 2 programmi 1) un programma che legga in ingresso un numero intero non negativo e dica all'utente se il numero è primo (o altrimenti non stampi nulla) 2) un programma che legga in ingresso due numeri interi non negativi e, se e solo se sono entrambi primi, dica all'utente se si tratta di due numeri primi gemelli (ossia che differiscono esattamente di due unità l'uno dall'altro) Es.: 5 e 7 sono primi gemelli Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 4 2

3 Gli elementi fondamentali per comprendere le funzioni Dichiarazione della funzione Uso della funzione (chiamata) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 5 Dichiarazione di funzione Una dichiarazione di funzione è costituita da una intestazione e da un blocco o corpo <dich-funzione> ::= <intestazione-funzione> <blocco> <intestazione-funzione> ::= <nometipo> <nomefunzione> ( <lista-parametri> ) <lista-parametri> ::= void <dich-parametro> {, <dich-parametro> <dich-parametro> ::= <nometipo> <identificatore> Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 6 3

4 Dichiarazione di funzione (cont.) L intestazione specifica nell ordine: Tipo del risultato (void se non c è risultato =procedura) Nome della funzione Lista dei parametri formali (in ingresso) void se la lista è vuota (non ci sono parametri) una sequenza di dichiarazioni di parametri, se la lista non è vuota Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 7 Intestazione di funzione: esempi int fattoriale (int n) Tipo della funzione Nome della funzione Lista dei parametri formali float somma3 (float x, float y, float z) Tipo della funzione Nome della funzione Lista dei parametri formali void stampa_n_volte (int n) Tipo della funzione Nome della funzione void stampa_2_volte () Tipo della funzione Nome della funzione Lista dei parametri formali Lista dei parametri formali vuota. LE PARENTESI SERVONO SEMPRE Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 8 4

5 Dichiarazione di funzione (cont.) Il corpo della funzione è costituito da un blocco: Delimitato da parentesi graffe { Dichiarazione di variabili locali al blocco di funzione Lista di istruzioni Parola chiave return(<espressione>) se la funzione ritorna un risultato (<espressione> deve essere del tipo specificato nell intestazione della funzione) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 9 Istruzione return Viene usata per restituire il controllo all ambiente chiamante e nel contempo restituirgli il valore calcolato dalla funzione (risultato) Eventuali istruzioni della funzione successive all esecuzione del return non saranno eseguite! L <espressione> che segue return deve denotare un valore dello stesso tipo del risultato dichiarato per la funzione float max (float a, float b) { if (a>b) return (a); else return (b); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 10 5

6 Dichiarazione di funzione: esempio int fattoriale (int n) Tipo della Nome della Lista dei parametri funzione funzione formali { int i, fatt; Dichiarazioni locali alla funzione if (n==0) return (1); else fatt=1; INTESTAZIONE CORPO for (i=1; i<=n; i++) fatt = fatt*i; return(fatt); Restituzione del valore Potrei inizializzare i=2? Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 11 Progetto di una funzione 1. Scegliere un nome significativo per la funzione 2. La funzione deve ricevere qualche dato dalla funzione chiamante? Se sì, elencare ed identificare tutti i tipi di dato da passare alla funzione (questa è la lista dei parametri -o lista degli argomenti) Se no, la lista dei parametri è void 3. La funzione deve restituire un dato dalla funzione chiamante? Se sì, identificare il tipo di dato corrisponderà al tipo della funzione Se no, il tipo della funzione è void Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 12 6

7 Prototipo della funzione Nel linguaggio C si possono utilizzare solo le funzioni che sono state precedentemente dichiarate void fun1() { cout<< fun1 <<endl ; fun2(); void fun2() { cout<< fun2 <<endl ; fun1(); Ancora non è stata dichiarata! Invertire l'ordine di definizione delle funzioni non risolverebbe il problema... Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 13 Prototipo della funzione Per ovviare al rischio di invocare funzioni che non sono ancora note, si utilizza il concetto di PROTOTIPO di una funzione, che costituisce la specifica dell'interfaccia fra ambiente chiamante e ambiente chiamato Come tali, i prototipi vengono tipicamente inseriti all inizio del programma, ciascuno dei quali specifica: Il tipo della funzione il nome della funzione il numero ed il tipo dei parametri formali mentre è possibile, ma non necessario, il nome dei parametri Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 14 7

8 Esempi di prototipo int fattoriale (int) /* della funzione precedente */ Int main() int fattoriale (int n) { int i, fatt=1; for (i=1; i<=n; i++) fatt = fatt*i; return(fatt); float max (float, float, float) /* calcola il max di 3 float */ Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 15 Prototipi e dichiarazioni Il prototipo: è un puro avviso ai naviganti non produce alcun byte di codice quindi, se lo si ripete non succede niente di male (basta che non ci siano due dichiarazioni in contraddizione) La dichiarazione, invece: contiene il vero codice della funzione Comporta allocazione di memoria per variabili ed istruzioni non può essere duplicata!! (altrimenti ci sarebbero due codici per la stessa funzione) Il nome dei parametri formali, non necessario in un prototipo, ti è indispensabile in una dichiarazione. QUINDI: il prototipo di una funzione può comparire più volte, ma la funzione deve essere dichiarata una sola volta. Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 16 8

9 Gli elementi fondamentali per comprendere le funzioni Dichiarazione della funzione Uso della funzione (chiamata) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 17 Chiamata di funzione Una chiamata di funzione è costituita dal nome della funzione e dalla lista dei parametri attuali tra parentesi tonde: <chiam-funzione> ::= <nomefunzione> ( <lista-parametri-attuali> ) Due casi: Funzioni void: la chiamata di funzione va considerata come un insieme di istruzioni Funzioni che ritornano un valore: la chiamata di funzione va considerata come un espressione del tipo specificato dalla funzione Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 18 9

10 Lista dei parametri formali e attuali Parametri formali: argomenti dichiarati nella definizione di funzione Parametri attuali: argomenti inseriti al momento della chiamata di funzione Possono essere espressioni: costanti variabili espressioni aritmetiche Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 19 Sintesi Il prototipo di funzione può comparire una o più volte, ma sempre prima dell eventuale chiamata di funzione La dichiarazione (o definizione) di funzione può comparire una sola volta La chiamata di funzione può comparire una o più volte, ma sempre dopo il prototipo o la dichiarazione Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 20 10

11 Esempio Prototipo di funzione float Media (int, int, int, int); Tipo dei parametri Definizione ione o dichiarazione ione di funzione float Media (int gd1, int gd2, int gd3, int gd4) { float Average; Parametri formali Average = (gd1 + gd2 + gd3 + gd4) / 4; return(average); Chiamate di funzione (dopo prototipo o dichiarazione) int a= 9, b= 5; float k, y; k = Media (12, 31-b+3, a, 5); y = Media (3, b, a-4, 8); Parametri attuali (espressioni) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 21 Dinamica parametri formali e attuali La corrispondenza tra parametri formali e attuali è sia posizionale sia di tipo. Ovvero si presume che la lista dei parametri formali e la lista dei parametri attuali abbia lo stesso numero e tipo tpodee di elementi et(usae (usare il casting se necessario) I nomi dei parametri attuali e formali non hanno importanza. Possono essere gli stessi o diversi. L importante è la posizione ed il valore che assume un parametro attuale al momento della chiamata Non appena l ambiente della funzione chiamata viene attivato, i parametri formali vengono dichiarati (come variabili locali all ambiente della funzione) ed inizializzati al valore del corrispondente parametro attuale. Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 22 11

12 Casting Metodo per la conversione esplicita di espressioni da un tipo ad un altro Casting nel C (<tipo>) espressione d=(int)a; Molto utile quando si utilizzano operatori o funzioni (di libreria) in cui i parametri passati o ritornati devono essere di tipi specificati Esempi int a, b=2; float x=5.8, y=3.2; a = (int)x % (int) y; 2 a = (int) sqrt(534) 23 Perdo la parte decimale a = b + x; è equivalente a: a = (int)(float(b)+x); 7 y = b + x; è equivalente a: y = float(b)+x; 7.8 Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 23 Dinamica parametri formali e attuali (cont.) I parametri formali: sono creati al momento della chiamata della funzione sono inizializzati con i valori dei corrispondenti parametri attuali trasmessi dal chiamante vivono per tutto il tempo in cui la funzione è in esecuzione e sono distrutti quando la funzione termina QUINDI La funzione riceve copia dei valori passati dal chiamante Tali copie sono sue copie private che servono solo per inizializzare i parametri formali Ogni modifica ad esse è strettamente locale alla funzione Le variabili del chiamante non saranno mai modificate! Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 24 12

13 Esempio Prototipo di funzione float Media (float, float, float, float); Tipo dei parametri Definizione ione o dichiarazione ione di funzione float Media (float gd1, float gd2, float gd3, float gd4) { gd3 = (gd1 + gd2 + gd3 + gd4) / 4.0; Parametri formali return(gd3); (variabili) Chiamate di funzione (sempre dopo prototipo p o definizione) float a= 9.0, b=5.0; float k, y; k = Media (12, 31-b+3, a, 5); Parametri attuali y = Media (3, b, a-4, 8); (espressioni) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 25 Esercizio 1 (Specifica) Scrivere una funzione che verifichi se un numero naturale fornito in input è primo Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 26 13

14 Esercizio 1 (Idea) Occorre provare a dividere N per tutti i numeri K sqrt(n): se nessuno risulta essere un divisore di N, allora N è primo Note: Per compilare includendo la libreria math.h usare: gcc lm nomefile.c Il prototipo della funzione sqrt() è: double sqrt(double); quindi la funzione prende in ingresso un double e ritorna un double (meglio usare casting) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 27 Esercizio 1 (Algoritmo) Se N è 1, 2 o 3, allora senz altro N è un numero primo. Altrimenti, ti se è un numero pari, certamente t N non è primo. Se così non è (quindi se N è dispari e >3), occorre tentare tutti i possibili divisori da 3 in avanti, fino a sqrt(n). Stampare il valore finale del contatore Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 28 14

15 Esercizio 1 (Rappresentazione informazioni) Nome della funzione: (ad esempio) isprime Elenco dei parametri formali (nome e tipo): int n Tipo (di ritorno) della funzione: int (valore logico: 0, 1) All interno della funzione: Serve una variabile int max che contenga la parte intera della radice quadrata del numero Serve, poi una variabile ausiliaria (int i) come indice per andare da 3 a max Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 29 #include <stdio.h> #include <math.h> int isprime(int n) Esercizio 1 (Programma) Casting { int max, i; if (n>=1 && n<=3) return (1); /* 1,2,3 sì */ if (n%2==0) return (0); /* no perché numeri pari */ max = (int) sqrt(n); for(i=3; i<=max; i=i+2) /*numeri dispari da 3 a max*/ if ((n%i)==0) return(0); /* no perché è stato trovato return(1); un divisore*/ int main() { int x, primo; scanf( %d, &x); primo = isprime(x); /*chiamata */ if (primo) printf( Numero primo\n ); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 30 15

16 Esercizio 2 (Specifica) Data una temperatura in ingresso, espressa in gradi Celsius oppure Fahrenheit, scrivere un programma che contenga due funzioni di conversione (Fahrenheit Celsius, Celsius Fahrenheit), e fornisca in uscita il corrispondente valore espresso sia in Fahrenheit sia in Celsius. Tralasciamo idea e algoritmo perché il problema è già stato trattato in precedenza nell ambito del corso Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 31 Esercizio 2 (Idea) Ricordare le seguenti relazioni tra grandezze: celsius * 9/5 = fahrenheit 32 celsius = (fahrenheit - 32) * 5/9 fahrenheit = 32 + celsius * 9/5 Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 32 16

17 Esercizio 2 (Rappresentazione informazioni) Nome della prima funzione: Fahr2Cels Elenco dei parametri formali (nome e tipo): float fahr Tipo (di ritorno) della funzione: float Nome della seconda funzione: Cels2Fahr Elenco dei parametri formali (nome e tipo): float cels Tipo (di ritorno) della funzione: float All interno delle funzioni non c è necessità di variabili Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 33 Esercizio 2 (Schema) float Fahr2Cels(float fahr); <restituisce il valore di fahr convertito in gradi Celsius> float Cels2Fahr(float cels); <restituisce il valore di cels convertito in gradi Fahrenheit> main() { char scala; float temp, c, f; scanf ( %c %c, &scala); scanf ( %f %f, &temp); if (scala == 'F') { f = temp; c = Fahr2Cels(f); else { c = temp; f = Cels2Fahr(c); printf ( Celsius = %f - Fahrenheit = %f\n, c, f); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 34 17

18 #include <stdio.h> #define F1 9.0 #define F2 5.0 #define SH 32.0 Esercizio 2 (Programma) float Fahr2Cels(float); float Cels2Fahr(float); main() { char scala; float temp, c, f; scanf ( %c, &scala); scanf ( %f, &temp); if (scala == 'F') { f = temp; c = Fahr2Cels(f); else { c = temp; f = Cels2Fahr(c); printf ( Celsius = %f - Fahrenheit = %f, c, f); float Fahr2Cels(float fahr) { return (F2 / F1 * (fahr - SH)); float Cels2Fahr(float cels) { return (SH + cels * F1 / F2); Notare la tipica struttura dei programmi C: 1. direttive pre-processore 2. prototipi di funzioni 3. main() 4. dichiarazioni di funzioni Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 35 Esercizio 3 (Specifica) Scrivere una funzione che, dato un carattere minuscolo, restituisca il corrispondente carattere maiuscolo Proporre, poi, un idonea funzione chiamante Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 36 18

19 Esercizio 3 (Idea) char maiuscolo(char c); /* restituisce il maiuscolo di c utilizzando la tabella ASCII Assunzione: se c non è minuscolo, ritorna il carattere inalterato*/ int main() { char minus, maius; scanf ( %c, &minus); maius = maiuscolo (minus); if (minus==maius) printf ( Il carattere %c non è minuscolo, minus); else printf ( Minuscolo = %c e Maiuscolo = %c, minus, maius); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 37 Esercizio 3 (Algoritmo) Idee per strutturare la funzione maiuscolo Se c non è una lettera minuscola, restituisci il carattere senza alcuna modifica. Altrimenti, calcola il corrispondente carattere maiuscolo, sfruttando le proprietà di ordinamento della codifica dei caratteri ASCII: ogni carattere è associato ad un (codice) intero il codice intero associato ad un carattere (es. a) si indica con il carattere racchiuso tra apici (es. a ) le lettere da A a Z hanno codici in sequenza le lettere da a a z hanno codici in sequenza Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 38 19

20 Tabella dei codici ASCII NUL DLE P p 0001 SOH DC1! 1 A Q a q 0010 STX DC2 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 0111 BEL ETB 7 G W g w 1000 BS CAN ( 8 H X h x 1001 HT EM ) 9 I Y i y 1010 LF SUB * : J Z j z 1011 VT ESC + ; K [ k { 1100 FF FS, < L \ l 1101 CR GS - = M ] m 1110 SO RS. > N ^ n ~ 1111 SI US /? O _ o DEL Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 39 Esercizio 3 (Programma) #include <stdio.h> char maiuscolo (char); /* Prototipo di funzione */ int main() { char minus, maius; scanf ( %c, &minus); maius = maiuscolo (minus); /* Chiamata */ if (minus==maius) printf ( Il carattere %c non è minuscolo, minus); else printf ( Minuscolo = %c - Maiuscolo = %c, minus, maius); /* Funzione che dato un carattere minuscolo lo trasforma in maiuscolo */ char maiuscolo(char c) /* Definizione di funzione*/ { if (c< a c> z ) return (c); else return (c a + A ); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 40 20

21 Esercizio 4 (Specifica) Scrivere una funzione radice che calcoli la radice quadrata (intera!) di un valore naturale N (senza usare la funzione sqrt!) Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 41 Esercizio 4 (Idea e Algoritmo) int radice(int n); /* restituisce il massimo intero X tale che X*X N */ Considera un naturale dopo l altro a partire da 1 e calcolane il quadrato Fermati appena tale quadrato supera N Il risultato corrisponde al valore del penultimo naturale considerato Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 42 21

22 Esercizio 4 (Programma) int radice(int n) { Implementazione con ciclo for int i; for (i=1; i*i <= n; i++) ; /* istruzione vuota! */ return (i-1); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 43 Esercizio 4 (Programma) int radice(int n) { Implementazione con ciclo while int i; i=1; while (i*i <= n) i++; return (i-1); Informatica - A.A. 2009/ Funzioni 44 22