Funzioni. Fondamenti di Informatica, Ingegneria Elettronica, Università La Sapienza Roma. aa R. Beraldi

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1 Funzioni Qualunque programma C potrebbe essere realizzato senza far uso di funzioni (tranne ovviamente il main). Le funzioni cioè non aggiungono alcuna capacità di calcolo Il vantaggio delle funzioni consiste nel fatto che un programma può essere modularizzato Una funzione è cioè un modulo del programma Suddividere un programma in moduli ha i seguenti vantaggi: Agevola lo sviluppo di programmi di grosse dimensioni Leggibilità (una funzione risolve un sottoproblema) Flessibilità (si può cambiare l implementazione di una funzione senza che il resto del programma debba essere cambiato)

2 int max(int,int); parte visibile interfaccia (prototipo) parte non visibile corpo Le istruzioni del corpo sono nascoste al resto del programma. Questo assicura che in nessun modo di possa fare riferimento ad esse. Se l implementazione cambia, ma l interfaccia rimane inalterata, allora il resto del programma non deve essere cambiato (chi usa le funzioni non si accorge del cambiamento) E buona norma evitare che la funzione modifichi le variabili ad essa esterne int n=2; int f(void); main () { int x=2; x=f()+f(); /*x=8?*/ int f(){ n*=2; return n;

3 double potenza (double base, int esponente); main {... x=potenza(4,5); parametri formali parametri attuali I parametri attuali devono corrispondere ai formali in termini di: numero, tipo, posizione valgono le regole di promozione fra tipi (il valore attuale è assegnato al parametro formale corrispondente) int max(int a,b) { if a>b return a; return b; main () { int z; z=max(3,2); z=max(max(3,2),5); z=max (2*z,18)

4 intestazione blocco blocco costituisce il corpo della funzione intestazione costituisce l intestazione della funzione ed ha la seguente forma: identificatore-tipo identificatore (lista-parametri-formali) identificatore-tipo specifica il tipo del valore di ritorno, ovvero il tipo del risultato restituito alla funzione chiamante (se manca viene assunto int) identificatore specifica il nome della funzione ed un qualsiasi identificatore C valido lista-parametri-formali serve a passare informazioni dalla funzione chiamante a quella chiamata e viceversa: una lista di dichiarazioni di parametri (tipo e nome) separate da virgola ogni parametro una variabile la lista di parametri puo` essere vuota char LeggiCarattere () {... int MCD(int a, int b) {... double Potenza(double x, double y) {... void scrivi() {... Non ci deve essere un ; tra l intestazione ed il corpo. Per default il tipo di un parametro è int. double Potenza(double a, b) {... equivale a double Potenza(double a, int b) {... e non a double Potenza(double a, double b) {... Non si possono definire funzioni all interno di altre funzioni. Quindi tutte le funzioni sono definite allo stesso livello.

5 tipo-di-ritorno nome-funzione (lista-parametri-formali); ; finale al posto del blocco nella lista di parametri formali Il nome dei parametri può mancare Sintassi: identificatore (lista-parametri-attuali) identificatore specifica il nome della funzione lista-parametri-attuali è una lista di espressioni separate da virgola Semantica: attivazione di B da parte della funzione A Sospendi l esecuzione di A Copia i parametri attuali in quelli formali (passaggio per valore) Esegui le istruzioni di B facendo una Riprendi l esecuzione di A dal punto in cui B era stata attivata Per poter essere attivata una funzione deve essere visibile nel punto in cui avviene la chiamata

6 sistema operativo main 1 F 2 3 G H attivazione ritorno!"" ,5 F 2,3 F G diretta indiretta

7 # I dati locali ad una funzione sono memorizzati all interno di un area di memoria gestita in modo dinamico, secondo una politica LIFO: Last In First Out. Tale area di memoria è detta stack Lo stack è composto da singoli elementi, chiamati Record Di Attivazione (RDA) Per ogni attivazione di funzione viene creato un nuovo RDA in cima alla pila. Al termine dell attivazione della funzione il RDA viene rimosso dalla pila Ogni RDA contiene (fra l altro): le locazioni di memoria per i parametri formali le locazioni di memoria per le variabili locali l indirizzo della prossima operazione da eseguire nella funzione chiamante 1. Il Sistema Operativo attiva main 2. main attiva P 3. P attiva Q RDA di R RDA di Q 4. Q attiva R RDA di P RDA del main

8 $ E il periodo in cui esiste la cella di memoria associata alla variabile, ossia la variabile permane in memoria Variabili con permanenza automatica = esistono in memoria per il tempo in cui il blocco in cui sono dichiarate è attivo Le variabili dichiarate nel corpo di una funzione sono locali alla funzione stessa ed hanno tempo di vita limitato alla durata dell attivazione Variabili con permanenza statica = esistono in memoria dall inizio dell esecuzione del programma alla fine dell esecuzione Le variabili globali hanno permanenza statica nella memoria Lo specificatore static indica che una variabile locale assume permanenza statica Es.: void f(void) { static int x;.... La variabile x viene inizializzata alla prima attivazione della funzione e conserva il suo valore tra attivazioni successive; essa è locale, quindi visibile solo all interno della funzione f % Lo scope di un nome è la porzione di programma all interno del quale tale nome può essere usato. Per un variabile automatica, dichiarata all inizio di una funzione, lo scope è la funzione stessa (variabile locale). Essa è visibile anche nei blocchi interni, a meno che non venga dichiarata una variabile con lo stesso nome I parametri di una funzione sono variabili locali Lo scope di una variabile esterna ad ogni blocco, o di una funzione, va dal punto in cui essa è dichiarata al termine del file sorgente in cui si trova (variabile globale)

9 int i = 1, j = 2, k = 3; /* variabili globali */ void Q(void) { long i = 4; char c = 'Z'; { /* blocco interno a Q */ float j = 8.5; /* sono visibili: float j, long i,char c, int k, Q */ /* sono visibili: int i, char c, int j int k, Q*/ /* Q */ int main(void) { /* sono visibili: int i, int j, Q, main*/ E conveniente: 1. dichiarare tutte le funzioni (tranne main) 2. definire il main 3. definire le funzioni dichiarate al punto 1 Esempio: double potenza(double,int);/*dichiarazione*/ int main(void) { /*corpo del main*/ x=potenza(b,e); /*attivazione funzione*/ double potenza(double base, int esponente) {/*definizione*/ /*corpo di Potenza*/ In questo modo l ordine delle dichiarazioni e definizioni è irrilevante.

10 int max (int,int); main(){ int i, j, massimo; scanf("%d%d", &i, &j); printf("massimo = %d\n,max(i,j)); return 0; ; int max(int m, int n) { if (m > n) return m; else return n; Scrivere una funzione che stampi un albero di natale di altezza H, usando un carattere generico c Esempio: $ $$$ $$$$$ $$$$$$$ H=4,c= $ H=4,c= +

11 void stampaalbero(int,char); /*prototipo*/ void stampaalbero(int H,char c) { /*definizione*/ int i,j; /*variabili locali*/ for (i=1;i<=h;i++) { for (j=1;j<=h-i;j++) printf(" "); for (j=1;j<=2*i-1;j++) printf( %c,c); printf("\n"); & assert.h ctype.h errno.h stdlib.h float.h limits.h locale.h string.h math.h setjmp.h signal.h time.h stdarg.h stdef.h stdio.h

12 ' Ogni libreria standard ha un corrispondente file header, che contiene definizioni di costanti (esempio #define N 10) definizioni di tipo (vedi dopo) Definizioni dei prototipi delle funzioni della libreria Esempi: <stdio.h> input/output <stdlib.h> allocazione della memoria, numeri casuali, utilità generali <string.h> manipolazione di stringhe <limits.h> limiti del sistema per valori interi <float.h> limiti del sistema per valori reali <math.h> funzioni matematiche Il file d intestazione (con estensione.h) può essere scritto anche per funzioni sviluppate dal programmatore. "( ) printf scanf fprintf fscanf putchar getchar output formattato su standard output input formattato da standard input output formattato su file input formattato da file scrive un carattere su standard output legge un carattere da standard input

13 "( system rand malloc passa una stringa all interprete del S.O. generazione numeri casuali allocazione memoria dinamica Esempio system( dir ); system( pause ); sqrt(x) exp(x) log(x) radice quadrata e x logaritmo naturale log10(x) logaritmo in base 10 fabs(x) valore assoluto ceil(x) floor(x) pow(x,y) fmod(x,y) arrotonda all intero più piccolo x arrotonda all intero più grande x x y resto di x=y (in virgola mobile) sin(x), cos(x), tan(x) trigonometriche (x espresso in radianti) Bisogna includere il file di header (#include <math.h>) Sia argomenti che valore di ritorno sono reali in doppia precisione, ovvero di tipo double (e non float).

14 ! E possibile avere più attivazioni di una stessa funzione f (ognuna con il suo RDA) Ciò può accadere indirettamente: f cha attiva g che attiva f; o direttamente: f che ri(attiva) se stessa In alcuni casi è conveniente usare questa caratteristica per risolvere problemi in modo elegante Esempio: fattoriale (definizione induttiva) 0!=1, e n!=n (n-1)! (se n>0) Negli schemi ricorsivi si identifica sempre un caso base (che si risolve subito) Un caso ricorsivo (che fa riferimento alla definizione, senza essere una tautologia!)! algoritmo ricorsivo per il calcolo del fattoriale if n <= 1 then return 1 else calcola il fattoriale di n-1, sia esso t return n*t long fatt(int i) { if (i<=1) return 1; else return (i*fatt(n-1));

15 Esempio 1: fattoriale ricorsivo Esempio 1:Invertire una stringa di caratteri letta da input terminata con. Esempio: Ciao. ->.oaic Esempio 3: Calcolare i primi N numeri della serie di Fibonacci, definita come: F(0)=0; F(1)=1; F(n)=F(n-1)+F(n-2) (n>1) Esercizio : Un programma che stampi la successione dei movimenti dei dischi per risolvere il problema delle torre di Hanoi long fattoriale(long n) { if (n < 0) return -1; if (n == 0) return 1; else return n * fattoriale(n-1);

16 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void inverti(); main () { inverti(); printf("\n");system("pause"); return 0; void inverti() { int c; if ((c=getchar())!='.') inverti(); putchar(c); Fibonacci long fibonacci(long n) { if (n==0 n==1) /*caso base*/ return n; else return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);

17 f( 3 ) return f( 2 ) + f( 1 ) return f( 1 ) + f( 0 ) return 1 return 1 return 0 &* Secondo la leggenda: dei monaci stanno spostando 64 dischi; quando avranno finito, ci sarà la fine del mondo Descrizione del gioco: Tre perni: Una pila di dischi di dimensione decrescente su un perno, gli altri vuoti Si deve spostare su un altro perno tutti i dischi, usando il terzo perno come appoggio condizioni: E possibile spostare un solo disco alla volta un disco più grande non può mai stare su un disco pi piccolo Programma che stampa la sequenza di spostamenti da fare: muovi un disco dal perno x al perno y