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Programmieren Prof. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr Funktionen.

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Präsentation zum Thema: "Programmieren Prof. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr Funktionen."—  Präsentation transkript:

1 Programmieren Prof. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr Funktionen

2 2FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Gliederung Definition Funktionsdeklaration Funktionsaufruf, Parameterübergabe FunktionsaufrufParameterübergabe Formalparameter, Aktualparameter Verlassen von Funktionen Verlassen inline-Funktionen Vorgabeargumente Lokale und statische Variablen Lokalestatische Variablen Überladen von Funktionen Referenzen als Parameter ReferenzenParameter Rekursion

3 3Prof. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Funktionen – eine Definition benutzerdefinierte Operationen erlauben, eine Reihe von Anweisungen zu einer einzelnen zusammenzufassen. Aufbau: –Ergebnistyp der Funktion –Name –Parameterliste in runden Klammern –in geschweiften Klammern: Funktionsrumpf, beinhaltet die eigentlichen Anweisungen.

4 4FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Beispiel int ggt(int a, int b) // Funktionskopf { // Funktionsrumpf int rest; // lokale Variable, gilt nur in ggt do { rest = a % b; a = b; b = rest; } while (rest>0); return a; // Rueckgabe Ergebniswert } int ggt(int a, int b) // Funktionskopf { // Funktionsrumpf int rest; // lokale Variable, gilt nur in ggt do { rest = a % b; a = b; b = rest; } while (rest>0); return a; // Rueckgabe Ergebniswert }

5 5FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Funktionsdeklaration Eine Funktionsdeklaration gibt den Namen der Funktion, den Typ des zurückgelieferten Funktionswerts sowie Anzahl und Typen der Parameter bekannt. Funktionsdeklarationen werden auch als Prototypen bezeichnet.

6 6FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Funktionsaufruf, Parameterübergabe Wird eine Funktion definiert, so wird Code für diese Funktion erzeugt. Allerdings wird dieser Code nicht automatisch ausgeführt! Ausführung der Funktion: Name mit speziellem Funktionsaufrufoperator (). Dieser Operator wird nach dem Funktionsnamen notiert, in den runden Klammern werden ggf. die Parameter ("Argumente") angegeben: ch = intToChar(a); // ruft intToChar mit Parameter a auf

7 7FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Formalparameter, Aktualparameter Formale Parameter = Platzhalter, die beim Funktionsaufruf mit Werten gefüllt werden. Die Bezeichnung von formalen und aktuellen Parameter müssen nicht übereinstimmen, sie müssen jedoch typkompatibel sein! int ggt(int a, int b) // Formale Parameter a und b {... } void main() { cout << ggt(x, y); // Aktualparameter x, y cout << ggt(f, 1); // Aktualparameter f, 1 cout << ggt((3*12+4), 18); // Aktualparameter 40, 18 } int ggt(int a, int b) // Formale Parameter a und b {... } void main() { cout << ggt(x, y); // Aktualparameter x, y cout << ggt(f, 1); // Aktualparameter f, 1 cout << ggt((3*12+4), 18); // Aktualparameter 40, 18 }

8 8FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Funktionsaufruf ohne Parameter Achtung: Der Funktionsname ohne Klammern stellt einen konstanten Zeiger auf die Anfangsadresse der Funktion dar und bewirkt keinen Aufruf! ==> Besitzt die aufgerufene Funktion keine Parameter, muss also eine leere Argumentliste angegeben werden. ok = clearScreen(); // Aufruf der Prozedur clearScreen // ohne Parameter ok = clearScreen; // Fehler, kein Funktionsaufruf! ok = clearScreen(); // Aufruf der Prozedur clearScreen // ohne Parameter ok = clearScreen; // Fehler, kein Funktionsaufruf!

9 9FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Verlassen von Funktionen für Funktionen des Typs void: return; für andere Typen (z.B. int): return 0; Hinweis: Oftmals wird der Rückgabewert in Klammern gesetzt; dies ist jedoch nicht nötig

10 10FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Der Argumentmodifizierer const Simulation eines Read-only-Parameters In der folgenden Funktionen ist es nicht möglich, den Parameter msg zu verändern: long quad_p1(const int i) { i = i + 1; // falsch return i*i; } long quad_p1(const int i) { i = i + 1; // falsch return i*i; } Auch der Rückgabewert einer Funktion lässt sich mit const- Deklaration vereinbaren!

11 11FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren inline-Funktionen In C häufig eingesetzt: Makros, wie z. B. #define MAX(a,b) (((a)>(b)) ? (a) : (b)) –Makros werden in C vom Präprozessor expandiert; keinerlei Typprüfungen, Expandierung liegt nicht in der Kontrolle des C++- Compilers. In C++: inline-Funktionen. Vorteil: Performance-Gewinn inline int max(int a, int b) { if (a >= b) return a; else return b; } inline int max(int a, int b) { if (a >= b) return a; else return b; }

12 12FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren inline-Funktionen II Inline-Funktionen sind Empfehlung an den Compiler. Geeignet für kurze Funktionen mit einfachen Operationen mit einem oder mehreren Parametern. Vorgehen: Funktionen erst konventionell implementieren und debuggen, dann erst Inline-Schlüsselwort einfügen.

13 13FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Vorgabeargumente Aufbau der Parameterliste: –Zunächst Parameter ohne Vorgabewerte, –dann ggf. Parameter mit Vorgabewerten. void message(const char* msg, const char* name = "Frank") Bei Aufruf: Aktualparameter für jeden Parameter ohne Vorgabewerte; für Parameter mit Vorgabewerten kann Aktualparameter entfallen; geschieht dies für einen Parameter, müssen nachfolgende ebenfalls entfallen.

14 14FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Vorgabeargumente - Beispiel // C++ program that illustrates default arguments #include void message(const char* msg, const char* name = "Keith") { cout << name << " says \"" << msg << '\"' << endl; } int main() { message("Hi there!"); message("Hi yourself!", "Kevin"); return 0; } // C++ program that illustrates default arguments #include void message(const char* msg, const char* name = "Keith") { cout << name << " says \"" << msg << '\"' << endl; } int main() { message("Hi there!"); message("Hi yourself!", "Kevin"); return 0; } Quelle: Craigh Arnush: Borland C++ in 21 Tagen.

15 15FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Vorgabeargumente - Bedeutung Default-Argumente können unter anderem dann von Nutzen sein, wenn in eine bereits existierende Funktion weitere Argumente aufgenommen werden sollen, ohne die Syntax von bestehenden Funktionsaufrufen zu verändern. Dazu werden die neuen Argumente als Default-Parameter in die Funktionsdeklaration aufgenommen (die korrespondierende Funktionsdefinition muß dann angepaßt werden). Im Hinblick auf getrennte Übersetzung und die Erstellung größerer Programmsysteme (Zerlegung in Header- und Programmdateien): Default- Werte von Parametern immer in den entsprechenden Prototypen und nicht in den Funktionsdefinitionen angeführen!

16 16FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Lokale Variablen in Funktionen Jede Funktion kann ihre eigenen Datentypen, Konstanten und Variablen haben. Lokalen Variablen nur so lange existent, während die Funktion aufgerufen ist. Beendigung der Funktion: lokale Variablen werden eliminiert.

17 17FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Statische Variablen I In manchen Fällen muss der Wert einer Variablen zwischen einzelnen Funktionsaufrufen erhalten bleiben: ==> statische Variablen, ==> Schlüsselwort static. Der Zugriff auf diese Variablen kann nur innerhalb dieser Funktion erfolgen.

18 18FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Statische Variablen II // C++ program illustrates static local variables #include double average(double x) { static double count = 0; static double sum = 0; ++count; sum += x; return sum / count; } int main() { cout << "average = " << average(1) << endl; cout << "average = " << average(2) << endl; cout << "average = " << average(4) << endl; cout << "average = " << average(10) << endl; cout << "average = " << average(11) << endl; return 0; } // C++ program illustrates static local variables #include double average(double x) { static double count = 0; static double sum = 0; ++count; sum += x; return sum / count; } int main() { cout << "average = " << average(1) << endl; cout << "average = " << average(2) << endl; cout << "average = " << average(4) << endl; cout << "average = " << average(10) << endl; cout << "average = " << average(11) << endl; return 0; }

19 19FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Überladen von Funktionen Unterschiedliche Funktionen können gleich heißen, sie müssen jedoch aufgrund der (übergebenen) Parameter unterscheidbar sein. #include void gibAus(const char* string) { cout << " gibAus(\"" << string << "\")" << endl; } void gibAus(int i) { cout << " gibAus (" << i << ")" << endl; } int main(void) { gibAus("string printing"); // calls gibAus(const char*) gibAus(5); // calls gibAus(int) return 0; } Ergebnis: gibAus("string printing") gibAus(5)

20 20FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Überladen von Funktionen: Bedeutung Wir nutzen bereits überladene Operatoren: > bei cout bzw. cin. Überladen von Funktionen und Operatoren wichtig für objektorientierte Programmierung: –Konstruktoren –Überladen von Operatoren wie =, <> …

21 21FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Signatur einer Funktion I Unterscheidung überladener Funktionen an Hand ihrer Signatur: Anzahl und Typen der Parameter. Beim Aufruf vergleicht der Compiler die Argumenttypen mit den verschiedenen Signaturen der Funktionen und ruft die passende Funktion auf. Implizite Typumwandlungen werden durchgeführt. int min (int x, int y) {...} double min (double x, double y) {...} double ergebnis, zahl = 5.5; ergebnis = min(zahl, 10.0); // double-Version!

22 22FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Signatur einer Funktion II Der Ergebnistyp der Funktion gehört nicht zur Signatur. int f1 (char* key) {...} char* f1 (char* name) {...} // unzulässig, da Signatur // identisch!

23 23FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Definition von Referenzen Referenz = Ersatzbezeichner für eine bereits deklarierte Variable. ==> Referenz steht für die Variable, die sie referenziert. Definition einer Referenz über das Zeichen&. Beispiel: double dfEasting = ; double& rdfEasting = dfEasting; rdfEasting ist dann eine andere Bezeichnung für dfEasting und hat den Typ Referenz auf double. Zuweisungen an rdfEasting betreffen nun die Variable dfEasting: rdfEasting = rdfEasting ;

24 24FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Referenzen als Parameter I Referenzen werden hauptsächlich als Funktionsparameter eingesetzt: ==> Syntaktisch deutlich einfachere Nutzung von Call by Reference-Parametern als in C (dort nur über Zeiger). Vorteile: –Zugriff auf das referenzierte Argument einfach. –Ein Parameter, der das Argument referenziert, ist genauso effizient wie ein Zeiger als Parameter.

25 25FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Referenzen als Parameter II Beispiel:... void swap(long& lTest1, long& lTest2) { long lTemp = lTest1; lTest1 = lTest2; lTest2 = lTemp; } int main() { long lVar1 = 10, lVar2 = 20; swap(lVar1,lVar2); cout << lVar1 << << lVar2 << endl; }

26 26FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Rekursion Eine Funktion, die sich selbst direkt oder indirekt (über den Umweg anderer Funktionen) aufruft, wird als rekursiv bezeichnet. Viele mathematische Funktionen sind rekursiv definiert. Rekursion: mächtiges Konzept, das zur Lösung,,rekursiver Probleme`` eingesetzt werden sollte. Der Einsatz von Rekursion bei der Lösung von iterativen Problemen sollte unterbleiben. long fak(int n) { if (n == 0) { return 1; } else { return fak(n-1)*n; } long fak(int n) { if (n == 0) { return 1; } else { return fak(n-1)*n; }

27 27FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Quiz I Wie sieht die Ausgabe des folgenden Programms aus? #include void swap(int i, int j) { int temp = i; i = j; j = temp; } int main() { int a = 10, b = 20; swap (a, b); cout << a = << a << b = << b; return 0; }

28 28FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Quiz II Wo liegt der Fehler bei folgender Funktion? double volumen(double laenge, double breite = 1,double hoehe) { return laenge * breite * hoehe) } double volumen(double laenge, double breite = 1,double hoehe) { return laenge * breite * hoehe) }

29 29FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Quiz III Wie sieht die Ausgabe des folgenden Programms aus? int iNeu(int& i, int increment = 1) { return I + increment; } int iNeu(int& i, int increment = 1) { return I + increment; }

30 30FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Quiz IV Wo liegt bei diesen überladenen Funktionen ein Problem? int iNeu(int& iStart, int increment = 1) { return iStart + increment; } int iNeu(int& iStart) { return iStart + 10; } int iNeu(int& iStart, int increment = 1) { return iStart + increment; } int iNeu(int& iStart) { return iStart + 10; }

31 31FHT StuttgartProf. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr, HfT Stuttgart Programmieren Quiz V Wo gibt es ein Problem? #include int main() { int a = 10, b = 20; cout << Produkt der beiden Zahlen ist: ; cout << mult (a, b); return 0; } void mult(int i, int j) { return i*j; } #include int main() { int a = 10, b = 20; cout << Produkt der beiden Zahlen ist: ; cout << mult (a, b); return 0; } void mult(int i, int j) { return i*j; }


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