30. Прототипы функций. Вызов функций по значению и вызов по ссылке. Область действия. Рекурсия.

Прототипом функции в языке Си или C++ называется объявление функции, которое не содержит тело функции, но указывает имя функции, арность, типы аргументов и возвращаемый тип данных. В то время как определение функции описывает, что именно делает функция, прототип функции может восприниматься как описание её интерфейса.

В прототипе имена аргументов являются необязательными, тем не менее, необходимо указывать тип вместе со всеми модификаторами (например, указатель ли это или константный аргумент).

В качестве примера, рассмотрим следующий прототип функции:

int foo(int n);

Этот прототип объявляет функцию с именем «foo», которая принимает один аргумент «n» целого типа и возвращает целое число. Определение функции может располагаться где угодно в программе, но определение требуется только в случае её использования.

Если функция предварительно не была объявлена, а её имя встречается в выражении, следующим за открывающей скобкой, то она неявно объявляется как функция, возвращающая результат типа int и ничего не предполагается о её аргументах. В этом случае компилятор не сможет выполнить проверку типов аргументов и арность, когда функция вызывается с некоторыми аргументами. Это потенциальный источник проблем.

Путем помещения прототипов функций в заголовочный файл можно описывать интерфейс для библиотек.

В C++ прототипы функций также используются в определении классов.

В языках программирования имеется два способа передачи значений подпрограмме. Первый из них — вызов по значению. При его применении в формальный параметр подпрограммы копируется значение аргумента. В таком случае изменения параметра на аргумент не влияют.

Вторым способом передачи аргументов подпрограмме является вызов по ссылке. При его применении в параметр копируется адрес аргумента. Это значит, что, в отличие от вызова по значению, изменения значения параметра приводят к точно таким же изменениям значения аргумента.

За небольшим количеством исключений, в языке С для передачи аргументов используется вызов по значению. Обычно это означает, что код, находящийся внутри функции, не может изменять значений аргументов, которые использовались при вызове функции.

Вызов по ссылкеХотя в С для передачи параметров применяется вызов по значению, можно создать вызов и по ссылке, передавая не сам аргумент, а указатель на него. Так как функции передается адрес аргумента, то ее внутренний код в состоянии изменить значение этого аргумента, находящегося, между прочим, за пределами самой функции.

Указатель передается функции так, как и любой другой аргумент. Конечно, в таком случае параметр следует декларировать как один из типов указателей.

 Рекурсия — вызов функции (процедуры) из неё же самой, непосредственно (простая рекурсия) или через другие функции (сложная рекурсия), например, функция A вызывает функцию B, а функция B — функцию A. Количество вложенных вызовов функции или процедуры называется глубиной рекурсии.

Преимущество рекурсивного определения объекта заключается в том, что такое конечное определение теоретически способно описывать бесконечно большое число объектов. С помощью рекурсивной программы же возможно описать бесконечное вычисление, причём без явных повторений частей программы.

Реализация рекурсивных вызовов функций в практически применяемых языках и средах программирования, как правило, опирается на механизм стека вызовов — адрес возврата и локальные переменные функции записываются в стек, благодаря чему каждый следующий рекурсивный вызов этой функции пользуется своим набором локальных переменных и за счёт этого работает корректно. Оборотной стороной этого довольно простого по структуре механизма является то, что на каждый рекурсивный вызов требуется некоторое количество оперативной памяти компьютера, и при чрезмерно большой глубине рекурсии может наступить переполнение стека вызовов. Вследствие этого, обычно рекомендуется избегать рекурсивных программ, которые приводят (или в некоторых условиях могут приводить) к слишком большой глубине рекурсии.