Опубликован: 05.07.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 4596 / 873 | Оценка: 4.12 / 3.74 | Длительность: 18:59:00
Лекция 5:

Функции и структура программ

Аннотация: Дается описание и работа с функциями, рассказывается о структуре программ.
Ключевые слова: функция, программа, исходный файл, библиотечная функция, ввод, вывод, Unix, процедура, структура, определение, массив, конструкция, символьная строка, аргумент функции, символьный массив, список аргументов, описание, аргумент, указатель, тип, внешняя переменная, исходная программа, оператор, вызывающая программа, фигурные скобки, объектный файл, круглые скобки, чековая книжка, переменная, компилятор, адрес, локальная переменная, индексация, переменные, автоматическая переменная, глобальная переменная, данные, обращение к функции, стек, конец файла, файл ввода, последовательность, входные данные, класс памяти, статическая память, статический объект, машинные регистры, PDP-11, константа, инициализатор, бинарный поиск, оператор присваивания, строка символов, включаемый файл, конец исходного файла, стандартная библиотека, ввод-вывод

4. Функции и структура программ

Функции разбивают большие вычислительные задачи на маленькие подзадачи и позволяют использовать в работе то, что уже сделано другими, а не начинать каждый раз с пустого места. Соответствующие функции часто могут скрывать в себе детали проводимых в разных частях программы операций, знать которые нет необходимости, проясняя тем самым всю программу, как целое, и облегчая мучения при внесении изменений.

Язык "C" разрабатывался со стремлением сделать функции эффективными и удобными для использования; "C"- программы обычно состоят из большого числа маленьких функций, а не из нескольких больших. Программа может размещаться в одном или нескольких исходных файлах любым удобным образом; исходные файлы могут компилироваться отдельно и загружаться вместе наряду со скомпилированными ранее функциями из библиотек. Мы здесь не будем вдаваться в детали этого процесса, поскольку они зависят от используемой системы.

Большинство программистов хорошо знакомы с "библиотечными" функциями для ввода и вывода / getchar, putchar / и для численных расчетов / sin, cos, sqrt /. В этой лекции мы сообщим больше о написании новых функций.

4.1. Основные сведения

Для начала давайте разработаем и составим программу печати каждой строки ввода, которая содержит определенную комбинацию символов. /Это - специальный случай утилиты grep системы " UNIX "/. Например, при поиске комбинации "the" в наборе строк

now is the time 
for all good 
men to come to the aid 
of their party

в качестве выхода получим

now is the time 
men to come to the aid 
of their party

основная схема выполнения задания четко разделяется на три части:

while (имеется еще строка)
if (строка содержит нужную комбинацию)
      вывод этой строки

Конечно, возможно запрограммировать все действия в виде одной основной процедуры, но лучше использовать естественную структуру задачи и представить каждую часть в виде отдельной функции. С тремя маленькими кусками легче иметь дело, чем с одним большим, потому что отдельные не относящиеся к существу дела детали можно включить в функции и уменьшить возможность нежелательных взаимодействий. Кроме того, эти куски могут оказаться полезными сами по себе.

"Пока имеется еще строка" - это getline, функция, которую мы запрограммировали в "лекции №1" , а " вывод этой строки" - это функция printf, которую уже кто-то подготовил для нас. Это значит, что нам осталось только написать процедуру для определения, содержит ли строка данную комбинацию символов или нет. Мы можем решить эту проблему, позаимствовав разработку из PL/1: функция index(s,t) возвращает позицию, или индекс, строки s, где начинается строка t, и -1, если s не содержит t. В качестве начальной позиции мы используем 0, а не 1, потому что в языке "C" массивы начинаются с позиции нуль. Когда нам в дальнейшем понадобится проверять на совпадение более сложные конструкции, нам придется заменить только функцию index; остальная часть программы останется той же самой.

После того, как мы потратили столько усилий на разработку, написание программы в деталях не представляет затруднений. ниже приводится целиком вся программа, так что вы можете видеть, как соединяются вместе отдельные части. Комбинация символов, по которой производится поиск, выступает пока в качестве символьной строки в аргументе функции index, что не является самым общим механизмом. Мы скоро вернемся к обсуждению вопроса об инициализации символьных массивов и в "лекции №5" покажем, как сделать комбинацию символов параметром, которому присваивается значение в ходе выполнения программы. Программа также содержит новый вариант функции getline ; вам может оказаться полезным сравнить его с вариантом из "лекции №1" .

#define  maxline  1000
main()  /* find all lines matching a pattern */
{
     char line[maxline];

     while (getline(line, maxline) > 0)
   if (index(line, "the") >= 0)
      printf("%s", line);
 }
getline(s, lim) /* get line into s, return length *
 char s[];
 int lim;
 {
 int c, i;

 i = 0;
while(--lim>0 && (c=getchar()) != EOF && c != '\n')
 s[i++] = c;
 if (c == '\n')
 s[i++] = c;
 s[i] = '\0';
 return(i);
 }

 index(s,t) /* return index of t in s,-1 if none */
 char s[], t[];
 {
     int i, j, k;

   for (i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
     for(j=i, k=0; t[k] !='\0' && s[j] == t[k]; j++; k++)
    ;
    if (t[k] == '\0')
      return(i);
     }
     return(-1);
 }

Каждая функция имеет вид имя ( список аргументов, если они имеются) описания аргументов, если они имеются

{ 
описания и операторы , если они имеются 
}

Как и указывается, некоторые части могут отсутствовать; минимальной функцией является

dummy () { }

которая не совершает никаких действий.

/Такая ничего не делающая функция иногда оказывается удобной для сохранения места для дальнейшего развития программы /. Если функция возвращает что-либо отличное от целого значения, то перед ее именем может стоять указатель типа ; этот вопрос обсуждается в следующем разделе.

Программой является просто набор определений отдельных функций. Связь между функциями осуществляется через аргументы и возвращаемые функциями значения /в этом случае/; ее можно также осуществлять через внешние переменные. функции могут располагаться в исходном файле в любом порядке, а сама исходная программа может размещаться на нескольких файлах, но так, чтобы ни одна функция не расщеплялась.

Оператор return служит механизмом для возвращения значения из вызванной функции в функцию, которая к ней обратилась. За return может следовать любое выражение:

return (выражение)

Вызывающая функция может игнорировать возвращаемое значение, если она этого пожелает. Более того, после return может не быть вообще никакого выражения; в этом случае в вызывающую программу не передается никакого значения. Управление также возвращается в вызывающую программу без передачи какого-либо значения и в том случае, когда при выполнении мы "проваливаемся" на конец функции, достигая закрывающейся правой фигурной скобки. Eсли функция возвращает значение из одного места и не возвращает никакого значения из другого места, это не является незаконным, но может быть признаком каких-то неприятностей. В любом случае "значением" функции, которая не возвращает значения, несомненно будет мусор. Отладочная программа lint проверяет такие ошибки.

Механика компиляции и загрузки "C"- программ, расположенных в нескольких исходных файлах, меняется от системы к системе. В системе " UNIX ", например, эту работу выполняет команда ' cc ', упомянутая в "лекции №1" . Предположим, что три функции находятся в трех различных файлах с именами main.с, getline.c и index.с. Тогда команда

cc main.c getline.c index.c

компилирует эти три файла, помещает полученный настраиваемый объектный код в файлы main.o, getline.o и index.o и загружает их всех в выполняемый файл, называемый a.out.

Если имеется какая-то ошибка, скажем в main.c, то этот файл можно перекомпилировать отдельно и загрузить вместе с предыдущими объектными файлами по команде

cc main.c getline.o index.o

Команда ' cc ' использует соглашение о наименовании с ".с" и ".о" для того, чтобы отличить исходные файлы от объектных.

Упражнение 4-1

Составьте программу для функции rindex(s,t), которая возвращает позицию самого правого вхождения t в s и -1, если s не содержит t.

Марина Дайнеко
Марина Дайнеко
Россия, Moscow, Nope, 2008
Сергей Козлов
Сергей Козлов
Россия, Тюмень