4 Процедурно-орієнтоване програмування
А взявши програму логарифмічного степеню, можна обчислювати числа Фібоначчі з логарифмічною складністю (подумайте, як?)
void zet(double &y, double &x, int &k)
{
if (k)
{
if (k%2)
{
y*=x; k--;
}
else
{
x*=x; k/=2;
};
zet(y,x,k);
}
}
double power(double x, int n)
{
double y =1;
zet(y, x, n);
return y;
}
Існують, правда, задачі, складність яких не усувається, наприклад, знамениті Ханойські вежі
void Hanoi(int n, char a, char b, char c)
{
if (n)
{
Hanoi(n-1,a,c,b);
cout<<”from ”<<a<<”to ”<<b<<endl;
Hanoi(n-1,c,b,a);
}
}
4.1 Функції
Зміст визначення функції очевидний. Це повна характеристика її типу і її параметрів разом із повним текстом її команд, що служать реалізацією функції, наприклад,
int gcd (int m, int n)
{
while (m != n)
if m>n m=m-n; else n=n-m;
// m == n
return m;
}
достатню для того, щоб компілятор побудував об'єктний код функції.
Кожна функція визначається один раз, а використовується багато разів у різних файлах. Для компіляції викликів компілятору досить мати лише інформацію про кількість і типи параметрів, а також тип результату. Сам код тепер непотрібен. Він буде потрібен лише компонувальнику. Тому користуються оголошенням функції , яке ще називають її сигнатурою . Ось сигнатура попередньої функції
int gcd (int m, int n);
або навіть
int gcd (int, int);
яка читається так: ціла функція двох цілих параметрів. В цьому випадку виконання функції повинне закінчуватись командою виходу, параметром якої служитиме цілий вираз. Його значення і є результатом виконання функції.
Функція може не повертати значення. В цьому випадку її сигнатура починається словом void .
4.2 Вбудовані (inline) функції
Вбудовані (inline) функції, порівняння з макровизначеннями, закриті функції
За способом виклику розрізняють функції відкриті і закриті. Вбудовані функції можна уявляти собі як багатократне повторення тексту функції по одній в кожному місці виклику. Так вхідний текст
z1 = gcd (x1, y1);
z2 = gcd (x2, y2);
в об'єктному коді перетвориться в щось на зразок
// z1 = gcd (x1, y1);
m = x1; n = y1;
while (m != n)
if m>n m=m-n; else n=n-m;
z1 = m;
// z2 = gcd (x2, y2);
m = x2; n = y2;
while (m != n)
if m>n m=m-n; else n=n-m;
z2 = m;
Тут синім кольором позначена передача значень фактичних параметрів формальним, а зеленим повернення результатів.
Компілятору можна дати підказку реалізувати функцію вбудованим способом
inline int gcd (int m, int n)
{
while (m != n)
if m>n m=m-n; else n=n-m;
// m=n
return m;
}
Дуже схожим до вбудованих функцій є механізм макровизначень. Різниця полягає лише в реалізації підготовчих дій.
Оскільки макровизначення обробляється макропроцесором, то обробка полягає у підстановці тексту фактичних параметрів на місце формальних.
Розглянемо простий приклад функції
int square ( int a)
{
return (a*a);
}
ЇЇ виклик y=square(x) перетвориться на команди
a=x;
y=a*a;
В той час як макровизначення
# define square (a) ( (a) * (a) )
приведе до тексту
y=(x)*(x);
на перший погляд коректного і навіть простішого.
Тепер розглянемо виклик
x = 1;
y=square(++x);
Використання функції дасть очікуваний результат
x = 1;
a=++x; // a == 2;
y=a*a; // y == 4, x == 2
тоді як з використанням макро матимемо дещо несподіваний результат
y=(++x)*(++x); // y == 9; x == 3
Справа в тому, що текстова підстановка параметрів не зовсім коректна, оскільки обчислення параметру може мати сторонній ефект. Проаналізуйте результати у випадку виклику y=square(x++);
І нарешті звичайний спосіб, відомий під назвою закритих процедур. Закритих тому, що для функції виготовляється окремий об’єктний код. Виклик функції проходить у такій послідовності. Спочатку обчислюються значення параметрів, запам’ятовується місце, з якого почнеться продовження обчислень після повернення з підпрограми. Далі виконується команда так званого переходу до підпрограми. Після виконання підпрограми відбувається повернення результату і передача керування в місце продовження обчислень. Умовно ця послідовність зображена на малюнку. Реально виклик відбувається дещо складніше оскільки в місці виклику невідомі імена параметрів (кажуть, що вони локалізовані в функції), а функцій не знає місця призначення результату. Тому в передачі бере участь ще одна допоміжна ланка — стек.
|
|
Тому насправді присвоєння формальним параметрам значень фактичних, наприклад, m=x відбувається розподілено: в місці виклику виконується команда покласти значення цілого виразу x до стеку, а в підпрограмі — команда дістати зі стеку ціле число та присвоїти його формальному параметру m. Так само повернення результату починається із запису значення формального параметра m в стек, а в місці повернення після виклику ціле число забирається зі стеку і присвоюється z.