Dev Blog

Функції та передавання параметрів ​

Функція як окрема завершена дія ​

Функція (function) іменує дію, яку можна викликати з різними даними. Наприклад, обчислення площі потрібно і для кімнати, і для ділянки. Замість копіювання формули в кілька місць створюють функцію, передають їй довжину та ширину й отримують результат. Так помилку у формулі виправляють в одному місці. Проте функція має об’єднувати змістовну дію, а не довільний фрагмент із п’яти сусідніх рядків.

Параметри (parameters) – імена входів у визначенні функції. Аргументи (arguments) – конкретні вирази у виклику. У area(5.0, 4.0) числа є аргументами; у double area(double length, double width) імена length і width є параметрами. Порядок аргументів має значення, навіть якщо всі вони мають однаковий тип. Назва та документація повинні пояснювати одиниці.

Тип перед іменем визначає тип результату. Оператор return expression; завершує поточний виклик і повертає значення. Результат можна присвоїти змінній, використати в умові або передати іншій функції. Сам return не друкує значення. Функція void не повертає значення; у ній можна застосувати return; для раннього виходу. Досягнення кінця звичайної функції, що має повернути значення, без результату є помилкою проєктування.

Документація мови: https://learn.microsoft.com/cpp/cpp/functions-cpp. Коротку функцію часто визначають до main. Для великого файла це незручно, тому перед використанням можна подати оголошення (declaration), а реалізацію розмістити нижче. Оголошення double area(double length, double width); повідомляє типи та ім’я, але не містить тіла. Визначення містить тіло і не закінчується крапкою з комою після зовнішньої фігурної дужки.

Компілятор використовує оголошення для перевірки виклику; компонувальник має знайти відповідне визначення. Якщо переплутати тип параметра в оголошенні й визначенні, можна випадково створити іншу функцію, а потрібне визначення залишиться відсутнім. Зручна звичка – включати в реалізацію той самий заголовок, який використовують клієнти функції.

Передавання за значенням ​

Параметр int value створює окремий об’єкт із переданого значення. Зміна параметра не змінює змінну в місці виклику. Це передавання за значенням (pass by value). Для невеликих числових типів воно природне: функція отримує власні робочі дані й не може випадково перезаписати значення користувача. Результат потрібно явно повернути.

Під час виклику створюється контекст виконання з параметрами, локальними змінними та місцем повернення. Вкладені виклики утворюють стек викликів (call stack, рис. 3.1). Коли main викликає average, а та викликає sum, активним є внутрішній виклик. Після його завершення виконання продовжується в average, а не починається заново з початку main.

Рис. 3.1. Вкладені виклики та їхні локальні дані

Уявімо void increase(int x) { ++x; }. Після increase(count) зовнішній count залишиться незмінним. Це не «непрацюючий оператор інкременту», а наслідок копії. Для обчислення нового значення краще int increased(int x) { return x + 1; } і явне присвоєння результату. Передавання за посиланням доцільне тоді, коли зміна зовнішнього об’єкта справді є частиною інтерфейсу.

Не покладайтеся на порядок обчислення різних аргументів функції. Вирази на зразок виклику з кількома інкрементами того самого лічильника ускладнюють читання й можуть мати неочевидний порядок. Спочатку обчисліть окремі значення в окремих операторах, потім передайте їх функції. Прозорий потік даних важливіший за стислість.

Посилання та константні посилання ​

Посилання (reference) є іншим іменем уже наявного об’єкта. Параметр int& value дозволяє змінювати оригінал. Під час виклику синтаксис залишається звичайним, тому назва функції повинна підказувати зміну: normalize, swap_values, sort_three. Посилання потрібно пов’язати з об’єктом відразу; присвоєння через нього змінює об’єкт, а не перепризначає саме посилання.

Рис. 3.2. Копія аргументу і посилання на оригінал

const T& надає доступ без зміни через це посилання. Для великих рядків і контейнерів це дозволяє уникнути копії. Для int або double звичайне передавання за значенням часто простіше. Слово const у параметрі є обіцянкою інтерфейсу, а не твердженням, що об’єкт ніде у програмі не може змінитися через інший доступ.

Вихідний параметр – посилання, через яке функція записує результат. Він корисний для нормалізації кількох компонентів часу, але ускладнює виклик: читач має знати, які аргументи є входами, а які зміняться. Для незалежного обчислення кількох результатів часто краще повернути маленьку структуру з іменованими полями.

Якщо два параметри-посилання посилаються на той самий об’єкт, зміна через перший видима через другий. Наприклад, swap_values(x, x) має залишити x незмінним. Перевіряйте такі випадки для функцій, що змінюють дані. Не вважайте, що різні імена параметрів автоматично означають різні об’єкти.

Приклад 1. Упорядкування трьох чисел ​

Програма читає три цілі числа, упорядковує їх невеликим набором порівнянь і виводить результат. Функція обміну явно змінює два об’єкти, а sort_three збирає три такі кроки в окрему дію.

cpp
#include <print>
#include <iostream>

void swap_values(int& a, int& b)
{
    const int temporary = a;
    a = b;
    b = temporary;
}

void sort_three(int& a, int& b, int& c)
{
    if (a > b) swap_values(a, b);
    if (b > c) swap_values(b, c);
    if (a > b) swap_values(a, b);
}

int main()
{
    int a{}, b{}, c{};
    if (!(std::cin >> a >> b >> c)) return 1;
    sort_three(a, b, c);
    std::println("{} {} {}", a, b, c);
}

Введення 9 2 5 дає 2 5 9; 3 3 3 залишається незмінним. Після першого порівняння a <= b. Після другого найбільше із трьох чисел стоїть у c, але обмін міг порушити порядок a,b; тому потрібний третій крок. Таке пояснення є доказом для трьох чисел, а не загальним алгоритмом сортування довільної колекції.