§ 15. Использование функций

Определения и обозначения

Функция в программе — подпрограмма, то есть отдельная часть программы, которая выполняет действие и возвращает результат. Ей дают имя, чтобы обращаться к ней из других мест программы. Это нужно для повторного использования одного алгоритма без копирования его команд.

Формальный параметр — переменная, указанная в описании функции и принимающая переданное ей значение. Она выступает как место для исходных данных, с которыми будет работать алгоритм. Благодаря формальным параметрам одна и та же функция может обрабатывать разные значения.

Фактический параметр — конкретное значение или выражение, передаваемое функции при вызове. Например, в записи square(7) число 7 является фактическим параметром. Он сообщает функции, какие исходные данные нужно использовать в данном запуске.

Возвращаемое значение — результат работы функции, который можно использовать дальше в программе. Его присваивают переменной, выводят на экран или включают в другое выражение. Без использования возвращённого результата вычисление может оказаться ненужным для основной программы.

Как это устроено

Функцию выделяют в отдельную часть программы, чтобы повторно использовать вычисление и не дублировать одинаковые команды. Если один алгоритм записать несколько раз, исправление ошибки потребует менять каждый экземпляр. При отдельном описании достаточно изменить функцию один раз, а все её вызовы начнут использовать новую версию.

При вызове функции программа передаёт ей фактические параметры, которые связываются с формальными параметрами. Такое соответствие позволяет алгоритму работать не с абстрактными именами, а с конкретными данными текущего запуска. Если параметров несколько, обычно учитывают их порядок, количество и допустимые типы.

После получения исходных данных функция выполняет записанные в ней команды и формирует результат, соответствующий её назначению. Например, функция поиска большего числа сравнивает два значения, а функция вычисления квадрата умножает число на себя. Внутренние шаги могут быть скрыты от основной программы, поэтому достаточно знать назначение функции и правила её вызова.

Возвращаемое значение позволяет включать вызов функции в выражения, потому что вместо вызова можно получить конкретный результат. Нужно учитывать тип этого результата: число можно складывать, а логическое значение обычно используют в условии. Готовая библиотечная функция вызывается так же, как самостоятельно созданная, но её описание и алгоритм уже подготовлены разработчиками языка или библиотеки.

Элементы использования функции

Таблица помогает разобрать вызов функции по частям: сначала находят имя, затем переданные аргументы и ожидаемый результат. При проверке записи сопоставьте каждый фактический параметр с соответствующим формальным и убедитесь, что результат используется дальше.

Разбор задач

Задача 1. Квадрат числа

Условие: вычислить квадрат числа с помощью готовой функции, если она доступна в изучаемой среде программирования. Обозначим такую функцию square(x), где x — исходное число, а результатом является x².

1. Определить число, квадрат которого требуется найти, например 5.
2. Передать его функции как фактический параметр: square(5).
3. Полученный результат использовать, например присвоить переменной y: y = square(5).

Ответ: при x = 5 функция возвращает 25, поэтому y = 25. Если в конкретном языке функция называется иначе, нужно использовать её настоящее имя и правила записи.

Задача 2. Большее из двух чисел

Условие: вызвать функцию, которая принимает два числа и возвращает большее из них. Пусть её описание условно обозначено как maximum(a, b), а вычислить нужно большее из 12 и 19.

1. В описании функции формальные параметры a и b получают роли первого и второго чисел.
2. При вызове записать фактические параметры в том же порядке: maximum(12, 19).
3. Сохранить возвращённое значение в переменной: result = maximum(12, 19).
4. Использовать result для вывода или дальнейшего вычисления.

Ответ: result = 19. Порядок параметров здесь важен, поскольку первое и второе переданные значения связываются с разными формальными параметрами.

Задача 3. Повторяющееся вычисление в выражении

Условие: вычислить выражение, в котором несколько раз встречается одно и то же действие. Пусть нужно найти z = (a² + b²) / (a² + b² + 1), а повторяющуюся сумму выделить в функцию sumsq(a, b).

1. Определить назначение функции: sumsq(a, b) должна вернуть значение a² + b².
2. Передать ей исходные данные, например a = 3 и b = 4: s = sumsq(3, 4).
3. Использовать возвращённое значение в общем выражении: z = s / (s + 1).
4. Проверить промежуточный результат: s = 3² + 4² = 25, затем z = 25 / 26.

Ответ: z = 25/26. Функция сделала запись короче и позволила один раз задать повторяющееся вычисление, а основное выражение стало понятнее.

Типичные ошибки

Путать описание функции с её вызовом. Описание задаёт алгоритм и параметры, а вызов запускает этот алгоритм. Проверьте, есть ли в программе отдельное описание и отдельная запись с фактическими аргументами.

Передавать неверное число или тип аргументов. Ошибка возникает, когда требования функции не сверяют с вызовом. Пересчитайте аргументы и убедитесь, что их значения совместимы с указанными типами.

Считать, что вызов сам сохраняет результат. Функция может вернуть значение, но оно не окажется в нужной переменной автоматически. Проверьте, присвоен ли результат переменной или включён ли вызов в выражение.

Путать имена параметров. Имя формального параметра относится к описанию и не обязано совпадать с именем переменной при вызове. Проверяйте не одинаковость имён, а соответствие порядка и передаваемых значений.

Связь с другими темами

Для работы с функциями нужны знания о переменных, типах данных, выражениях и передаче значений в алгоритме. Переменные хранят исходные данные и результаты, а выражения позволяют использовать возвращённое значение в дальнейших вычислениях.

Функции применяют при разработке программ и разбиении большой задачи на части. Они также связывают основную программу с библиотеками, где уже подготовлены часто используемые вычисления.

Что запомнить

• Функция выполняет определённое вычисление и возвращает результат.
• Описание функции и её вызов — разные действия.
• Фактические параметры передаются при вызове.
• Формальные параметры задаются в описании функции.
• Результат функции можно использовать в выражении или сохранить в переменной.
• При вызове учитывают количество и тип параметров.