Sottoprogrammi: Funzioni e Procedure

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1 Introduzione Sesso lcuni grui di oerzioni vengono rietute in diverse rti ll interno del medesimo rogrmm Si ensi d esemio un rogrmm di gestione di mtrici È lusiile ensre che un mtrice dovrà essere stmt video in numerosi momenti Il codice reltivo ll stm è semre lo stesso (due cicli for nnidti) Sottorogrmmi: Funzioni e Procedure È uindi utile definire un sol volt uesto gruo di istruzioni e dre un nome d esso Ogni volt che si vuole stmre video un mtrice srà sufficiente indicre il nome ssegnto Sottorogrmmi Sottorogrmmi: motivzioni 4 Un sottorogrmm è: un insieme di istruzioni dotto di nome descritto (definito) un sol volt ttivile (richimile o invocile) ll interno del rogrmm o di un ltro sottorogrmm Alcuni sottorogrmmi sono già definiti si ensi ll scnf e ll rintf dietro uesti nomi vi sono un serie di istruzioni in grdo di, risettivmente, intercettre l ressione dei tsti e di visulizzre un crttere sullo schermo chi richim ueste funzioni non si reoccu di come sono ftte, st sere solo cos fnno (visione lck ox) Astrzione e leggiilità: enucleno rti di codice, nscondendo dettgli lgoritmici e di codific il nome di rogrmm si resent come un oerzione elementre Strutturzione e scomosizione funzionle del rogrmm: consentono un stesur del rogrmm che riflette un nlisi funzionle del rolem Colludo: verific di correttezz dell soluzione fcilitt dl oter verificre l correttezz rim dei singoli sottorogrmmi e oi dell intero rogrmm visto come insieme di chimte che si scmino informzioni Comttezz ed efficienz del codice: si evit di rietere seuenze di istruzioni in iù rti del rogrmm Modificilità: un sol modific vle er tutte le ttivzioni del sottorogrmm Riuso: sottorogrmmi non troo secifici ossono essere rccolti in lirerie utilizzili d rogrmmi diversi Funzioni e rocedure 5 Funzioni e rocedure in C 6 I sottorogrmmi si differenzino er l logic di definizione er l uso e er l modlità di chimt e ossono essere di tio funzionle di tio rocedurle Sottorogrmmi di tio funzionle (funzioni) ossono essere considerti un strzione di vlore l invoczione dell funzione ssoci l nome dell funzione il vlore del risultto clcolto dl sottorogrmm Sottorogrmmi di tio rocedurle (rocedure) ossono essere considerti un strzione di oerzioni l invoczione dell rocedur è ssocit ll esecuzione delle istruzioni del sottorogrmm che relizzno l oerzione secifict dl sottorogrmm Ad esemio: leggi(n); /* rocedur*/ Ftt = fttorile(n); /* funzione*/ In C esistono solo le funzioni. Le rocedure sono rticolri funzioni che non restituiscono null Quindi rleremo solo di funzioni intendendo si le funzioni che le rocedure Definire un funzione secondo il linguggio C imlic: dichirzione del rototio dell funzione (nell sezione dichirtiv) definizione dell funzione invoczione o chimt dell funzione (nel codice che necessit dell funzioni)

2 Dichirzione del rototio 8 #include <stdio.h> int fttorile(int); min() int numero; /* numero di cui voglio clcolre il fttorile */ int ftt; /* memorizzo il fttorile di numero */ int somm; somm = 0; for(numero=0; numero<=00; numero++) ftt = fttorile(numero); somm = somm + ftt; rintf( L somm dei fttorili dei rimi 00 nturli e %d, somm); Il rototio definisce: il nome dell funzione il tio (funzione, rocedur) il tio dei rmetri in ingresso e in uscit Chi utilizzerà l funzione dovrà risettre l sintssi definit nel rototio Prototio funzione <tio_ris> <nome_funz> (<list tii dei rmetri>); Prototio rocedur (void è un rol chive del C che indic ssenz di tio) void <nome_funz> (<list tii dei rmetri>); Definizione del sottorogrmm 9 Definizione dell funzione fttorile e i rmetri formli 0 L definizione del sottorogrmm v mess doo il min. H l stess struttur del min (in reltà nche il min è un funzione): Un rte dichirtiv Un rte esecutiv <tio> <nome> (tio r_for, tio r_for...) rte dichirtiv locle rte esecutiv <tio> <nome> (tio r_for, tio r_for...) è l testt dell funzione r_for, r_for sono i nomi dei rmetri formli dell funzione, il cui tio deve corrisondere in modo ordinto i tii elencti nell dichirzione del rototio int fttorile(int n) int risultto=; int i; for (i = ; i <= n; i++) risultto = risultto * i; return risultto; Le funzioni in C sono funzioni in senso mtemtico, il tio del vlore di ritorno definisce il Codominio mentre i vlori ossiili dei rmetri in ingresso corrisondono l Dominio Prmetri Formli: Rresentno un riferimento simolico (identifictori) oggetti utilizzti ll interno dell funzione Sono utilizzti dll funzione come se fossero vriili dichirte loclmente Il vlore inizile di rmetri formli viene definito ll tto dell chimt dell funzione trmite i rmetri ttuli (ssggio di rmetri) Invoczione o chimt Istruzione return Nel coro del min o di un ltr funzione indic il unto in cui v eseguit l rte del codice resente nell definizione di funzione Invoczione di funzione come oerndo in un esressione <esressione> = < nomefunzione(r_tt )>; Invoczione di rocedur come un istruzione nomerocedur(r_tt, ); In entrmi i csi: r_tt, sono i rmetri ttuli che devono corrisondere er ordine e er tio i rmetri formli I rmetri ttuli ossono essere vriili, costnti o esressioni definite nell miente chimnte, i cui vlori ll tto dell chimt vengono coiti nei rmetri formli Prol chive C utilizzt solo nelle funzioni Sintssi return <esressione> È l ultim istruzione di un funzione e indic: il unto in cui il controllo torn l chimnte il vlore restituito In un funzione deve esserci lmeno un istruzione di return ossono esserci iù istruzioni di return m in lterntiv l funzione uò restituire un solo vlore

3 Chimt di un sottorogrmm Clcolo dell rdice udrt inter 4 All tto dell chimt, il controllo dell esecuzione ss dl chimnte l chimto Il codice del chimto viene eseguito Al termine dell esecuzione il controllo ritorn l chimnte, ll istruzione successiv uell dell chimt Inizio rogrmm Pssggio del controllo codice chimnte Istruzione Istruzione Chim funzione Istruzione funzione chimt Istruzione Istruzione Istruzione Istruzione 4 return Ritorno del controllo Scrivere un funzione er clcolre l rdice udrt inter di un numero (r), i.e., mx intero il cui udrto <= r NB: se r < 0 risultto segnl uso imrorio dell funzione int RdiceInter (int r) int cont=0; if (r<0) return -; while (cont*cont <= r) cont = cont + ; return (cont ); Scmio di informzioni 5 Pssggio dei rmetri 6 Il chimto deve oter ricevere dl chimnte i vlori ttuli sui uli eseguire le oerzioni definite nel sottorogrmm Il chimto deve oter fornire l chimnte i risultti dell elorzione Lo scmio di informzioni tr chimnte e chimto uò vvenire: vlore restituito d un funzione (dl chimto l chimnte) vle solo er le funzioni er fornire un vlore l chimnte ssggio dei rmetri (dl chimnte l chimto) er fornire i vlori in ingresso l chimto er fornire i risultti di oerzioni l chimnte vriili gloli (in entrme le direzioni) fortemente sconsiglito Il ssggio dei rmetri consiste nell ssocire, ll tto delle chimt di un sottorogrmm, i rmetri formli i rmetri ttuli Se il rototio di un funzione è flot circonferenz (flot rggio); Invocre uest funzione signific eseguire l istruzione c = circonferenz(5.0); In uesto modo l vriile rggio (il rmetro formle) ssumerà er uell rticolre invoczione il vlore 5 (il rmetro ttule). Lo scmio di informzioni con ssggio dei rmetri tr chimnte e chimto uò vvenire in due modi: Pssggio er vlore Pssggio er indirizzo Pssggio er VOLERE Esemio: ssggio er vlore 8 All tto dell chimt il vlore del rmetro ttule viene coito nelle celle di memori del corrisondente rmetro formle. Il rmetro formle e il rmetro ttule si riferiscono due diverse celle di memori Il sottorogrmm in esecuzione lvor nel suo miente e uindi sui rmetri formli I rmetri ttuli non vengono modificti flot circonferenz(flot rggio) flot circ; circ = rggio *.4; rggio = ; /*istruzione senz senso, voglio solo vedere cos succede modificndo il vlore di un rmentro formle*/ return circ; /* nel min */ flot c,r=5; Qundo invoco l funzione in rggio viene coito il vlore di r Amiente dell funzione circonferenz rggio circ Qundo l funzione termin il vlore di circ in circonferenz viene coito in c nel min c=circonferenz(r); /*Attenzione! r vle semre 5 */ r c Amiente dell funzione min

4 Pssggio er INDIRIZZO 9 Pssggio dei rmetri in C 0 All tto dell chimt l indirizzo dei rmetri ttuli viene ssocito i rmetri formli il rmetro ttule e il rmetro formle si riferiscono ll stess cell di memori Il sottorogrmm in esecuzione lvor nel suo miente sui rmetri formli (e di conseguenz nche sui rmetri ttuli) ogni modific sul rmetro formle è un modific del corrisondente rmetro ttule Gli effetti del sottorogrmm si mnifestno nel chimnte con modifiche l suo miente locle di esecuzione In C non esiste un costrutto sintttico er distinguere tr ssggio dei rmetri er vlore e er indirizzo Il ssggio è semre er vlore /*ssggio er vlore*/ flot circonferenz(flot rggio); Per ottenere il ssggio er indirizzo è necessrio utilizzre rmetri formli di tio indirizzo (unttori) /*ssggio er indirizzo*/ flot circonferenz(flot *rggio); Punttori remess Vriili e indirizzi Dichirre un vriile signific riservre un zon di memori comost d diverse celle Il numero di celle diende dl tio di dto (short int yte, flot 4 yte, ) int vr; &vr vr Ogni cell di memori h un indirizzo fisico e: 0 il nome dell vriile indic il contenuto dell cell di memori l oertore & ermette di ottenere l indirizzo di memori dell cell ssocit ll vriile cui l oertore è licto Suonimo che l dichirzione riservi l zon di memori ll indirizzo vr indic il contenuto dell cell di memori &vr indic l indirizzo dell cell di memori Punttore Significto 4 È un tio di dto che mmette tr i suoi vlori un indirizzo di memori L zon di memori viene dett untt dll vriile unttore L vriile unttore viene detto che unt d un cell di memori Qundo dichiro un unttore si deve nche secificre che tio di dto viene ositto nell cell untt Sintssi: int *; Un vriile unttore occu solitmente yte o 4 yte second delle rchitetture int *; & è un vriile come tutte le ltre uindi indic il contenuto dell cell di memori & indic l indirizzo di memori Quello che crtterizz un vriile di tio unttore è il ftto che il suo vlore è esso stesso un indirizzo di memori 0 4

5 Deferenzizione 5 Oerzioni 6 Ad un vriile di tio unttore osso licre l oertore di deferenzizione * * indic il contenuto dell cell untt d Se è un unttore d un intero llor * è un semlice vriile inter int *; *=5; /* OK. * è un intero */ =5; /* errore. è un unttore */ A un vriile di tio unttore osso ssegnre un indirizzo di memori int *; & &x x=5; =&x; /* * vle 5 */ 0 5 x Attenzione! Il simolo * lo uso si nell dichirzione che nell deferenzizione unterà ll zon di memori in cui è memorizzto il vlore di x Ad un vriile unttore non viene mi ssegnto un costnte Pssggio rmetri er indirizzo Esemio: ssggio er indirizzo 8 Si utilizz: il costruttore di tio unttore er l definizione dei rmetri formli dell funzione flot circonferenz(flot *rggio) l oertore di deferenzizione ll interno dell funzione circ = *rggio *.4; ll chimt dell funzione, si ss un indirizzo di vriile come rmetro ttule c=circonferenz(&r); Attenzione! Gli rry sono SEMPRE ssti er indirizzo. Un vriile di tio rry, inftti, è er definizione un unttore flot circonferenz(flot *rggio) flot circ; circ = *rggio *.4; *rggio = ; /*istruzione senz senso, voglio solo vedere cos succede modificndo il vlore di un rmentro formle*/ return circ; /* nel min */ flot c,r=5; c=circonferenz(&r); /*ttenzione! D or in oi r vle */ Qundo invoco l funzione in rggio viene coito l indirizzo di r. Quindi *rggio e r sono l stess cos Amiente dell funzione circonferenz rggio r circ Qundo l funzione termin il vlore di circ in circonferenz viene coito in c nel min c Amiente dell funzione min Esemio: scmio di vlori interi 9 Esemio: scmio di vlori interi 0 void sw (int, int ) int tem; tem = ; = ; = tem; Nel min: sw(,) void sw (int, int ) int tem; tem = ; = ; = tem; Nel min: sw(,) tem tem 5

6 Esemio: scmio di vlori interi Esemio: scmio di vlori interi void sw (int, int ) int tem; tem = ; = ; = tem; Nel min: sw(,) void sw (int, int ) int tem; tem = ; = ; = tem; Nel min: sw(,) tem tem Esemio: scmio di vlori interi Esemio: scmio di vlori interi 4 void sw (int, int ) int tem; tem = ; = ; = tem; Nel min: sw(,) Al termine dell esecuzione di sw le vriili nel min restno inlterte! tem void sw (int *, int *) int tem; tem = *; * = *; * = tem; Nel min: sw(&, &) tem Esemio: scmio di vlori interi 5 Esemio: scmio di vlori interi 6 void sw (int *, int *) int tem; tem = *; * = *; * = tem; Nel min: sw(&, &) void sw (int *, int *) int tem; tem = *; * = *; * = tem; Nel min: sw(&, &) tem tem 6

7 Esemio: scmio di vlori interi Esemio: scmio di vlori interi 8 void sw (int *, int *) int tem; tem = *; * = *; * = tem; Nel min: sw(&, &) tem void sw (int *, int *) int tem; tem = *; * = *; * = tem; Nel min: sw(&, &) Al termine dell esecuzione di sw le vriili nel min vengono modificte tem /* Cuo di un vriile */ 4 5 #include <stdio.h> 6 cuoriferimento si sett un indirizzo!! 9 Intercmiilità tr rocedure e funzioni Funzione: 40 Procedur: void cuoriferimento( int * nptr ); /* rototye */ 8 9 void min() 0 int numer = 5; rintf( "The originl vlue of numer is %d", numer ); 4 cuoriferimento( &numer ); 5 rintf( "\nthe new vlue of numer is %d\n", numer ); In cuoriferimento, viene usto *nptr (*nptr è l intero numer). int f(int r) (clcol vlore di vriile risultto )... return (risultto); Chimt: void f(int r,int *r) (clcol vlore di vriile risultto )... *r=risultto; Chimt: 0 void cuoriferimento( int *nptr ) *nptr = *nptr * *nptr * *nptr; y=f(x); f(x,&y); The originl vlue of numer is 5 The new vlue of numer is 5 Prmetri di tio rry 4 4 Per usre in un funzione un vriile di tio rry occorre ssre il suo indirizzo di se, erciò di ftto l rry è ssto er loczione (indirizzo) Un funzione C non restituirà un rry (come contenuto), m solo un unttore un rry (cioè il suo nome come suo indirizzo)!! doule mul (doule [ ], int n) /* n orzione occut dell'rry che viene ssto */ int i; doule ris; ris =.0; for ( i = 0; i < n; i = i + ) ris = ris * [i]; return ris;

8 Prmetri di tio rry 4 Due testte euivlenti: doule mul(doule *, int n) doule mul(doule [], int n) N.B.: non c è l dimensione, e n è l orzione occut dell'rry Suonimo di vere un rry V[50]. Possiili chimte: mul(v,50) restituisce V[0]*V[]*V[49] mul(v,0) restituisce V[0]*V[]*V[9] mul(&v[5],) restituisce V[5]*V[6]*V[] mul(v+5,) restituisce V[5]*V[6]*V[] Scoe delle vriili Introduzione 45 Visiilità 46 Con le funzioni è stto introdotto un meccnismo er definire dei iccoli rogrmmi ll interno di ltri rogrmmi Questi iccoli rogrmmi sono utonomi con il resto del codice Al loro interno sono definite le rorie vriili ed il cnle di comuniczione con il codice chimnte (ssggio rmentri, return) A suorto di uesto meccnismo deve esistere un gestione degli identifictori delle vriili È inftti ossiile vere due vriili con lo stesso nome tto che ino rggio di visiilità disgiunto Visiilità di un identifictore: indiczione dell rte del rogrmm in cui tle identifictore uò essere usto Amiente glole del rogrmm insieme di identifictori (tii, costnti, vriili) definiti nell rte dichirtiv glole regole di visiilità: visiili tutte le funzioni del rogrmm Amiente locle di un funzione insieme di identifictori definiti nell rte dichirtiv locle e degli identifictori definiti nell testt (rmetri formli) Regole di visiilità: visiili ll funzione e i locchi in ess contenuti Amiente di locco insieme di identifictori definiti nell rte dichirtiv locle del locco regole di visiilità: visiili l locco e i locchi in esso contenuti Esemi 4 Mschermento (shdowing) 48 f() int y; y=; g(int y, chr z) int k; int l; f(int x) L visiilità di y si estende dl unto di dichirzione fino ll fine del locco di rtenenz y e z locli ll funzione g,con visiilità nel locco rcchiuso d rentesi grffe k e l hnno l stess visiilità Errt! Si tent di definire due volte l vriile locle x nello stesso locco Un nome ridefinito ll interno di un locco nsconde il significto recedente di uel nome Tle significto è riristinto ll uscit del locco iù interno int f() x=; x=; x=; scnf ( %d, &x); /*nome glole*/ /*x locle che nsconde x glole*/ /*ssegn l rimo x locle*/ /* nsconde il rimo x locle*/ /*ssegn l secondo x locle*/ /*ssegn l rimo x locle*/ /*inserisce un dto in x glole*/ In cso di omonimi di identifictori in mienti diversi è visiile uello dell miente iù vicino 8

9 Amiente di esecuzione 50 chr g, g, g; min() int, ; /*lcco*/ doule,c; void f() /*locco*/ chr,d; /*locco*/ flot d g,g,g,,c,d d Livello glole min locco locco locco f 49 L miente di esecuzione di un funzione (vriili e rmetri formli) viene creto l momento dell chimt e rilscito undo l funzione termin In un seuenz di chimte, l ultim chimt è l rim terminre L zon di memori di lvoro che contiene l miente di esecuzione di un sottorogrmm è gestito con l logic di un il (stck) L ultimo elemento inserito nello stck è il rimo d essere estrtto Logic LIFO (Lst In First Out) Amiente di esecuzione: esemio 5 Record di ttivzione 5 void (); void (); void c(); min() (); void () rintf( Esecuzione di \n ); (); rintf( Termine di \n ); void () rintf( Esecuzione di \n ); c(); rintf( Termine di \n ); void c() rintf( Esecuzione di c\n ); rintf( Termine di c\n ); Esecuzione di Esecuzione di Esecuzione di c Termine di c Termine di Termine di Amiente c Amiente Amiente All chimt di un funzione si lloc uno szio di memori (record di ttivzione) in cim llo stck er contenere i rmetri formli e le vriili locli lo szio viene rilscito undo l funzione termin Il record di ttivzione contiene: L miente locle dell funzione L indirizzo di ritorno l chimnte Funzionmento: Ad ogni ttivzione viene llocto un record di ttivzione Al termine dell ttivzione il record viene rilscito (l re di memori è riutilizzile) L dimensione del record di ttivzione è già not in fse di comilzione Il numero di ttivzioni dell funzione non è noto Il rimo record di ttivzione è destinto l min() Lo stck 5 Esemio 54 Nello stck, i record vengono llocti uno sor l ltro ; il rimo record dello stck è reltivo ll ultim funzione ttivt e non ncor termint Lo stck cresce dl sso verso l lto Stck ointer: registro dell CPU che contiene l indirizzo dell cim dell il Un rte dell RAM è destint contenere lo stck Stck overflow: undo l re dell RAM destint llo stck viene suert (troi nnidmenti di chimte) SP Oerzione di inserimento: -incremento SP -scrittur in rol indirizzt d SP 0... Oerzione di estrzione: -lettur d rol indirizzt d SP -decremento SP 0 Min P P Chim P... etc. Act. Record P() Act. Record P() Act. Record P() Act. Record P() Act. Record Min Vriili gloli 9