Funciones y Parámetros

Transcripción

1 Funciones y Parámetros! Funciones! Concepto! Argumentos! Programa Principal! Recursividad

2 El programa principal Es el punto de entrada al programa Imprescindible para conseguir un ejecutable autónomo o programa Mínimo programa totalmente correcto int main(void) { return 0; } Programación C++ 2

3 Concepto de función Programación C++ 3

4 Función y procedimiento Semejante a función matemática Invocación, argumentos, valor devuelto Un único punto de entrada Un único punto de salida Procedimiento Si no devuelve ningún valor Programación C++ 4

5 Funcionalidades Crear una función para cada funcionalidad o método bien delimitado de cada módulo del programa Aunque sólo se use una vez! Programa = conjunto de funciones Programación C++ 5

6 Función descripción I Qué es lo que hace (funcionalidad) El nombre debe resumirlo Ejemplo clásico factorial(n) = n * (n-1) *... * 2 * 1 factorial(0) = 1 Para n natural (entero no negativo) Programación C++ 6

7 Función descripción II Una función se invoca proporcionando valores a los argumentos de la llamada. El valor se devuelve por medio de return. El control del número y tipo de argumentos es mínimo. Las funciones en C++ admiten recursividad. Programación C++ 7

8 Función declaración Dice cómo se usarla No dice cómo está hecha Se declara su prototipo Qué devuelve (tipo) Qué hace (nombre) Qué recibe (tipo) unsigned factorial(unsigned); Punto y coma Programación C++ 8

9 Función invocación II int main(void) { Argumento cout <<"3! = "<<factorial(3)<<endl; cout <<"7! = "<<factorial(7)<<endl; return 0; } Varias invocaciones a la misma función son independientes Programación C++ 9

10 Función definición unsigned factorial(unsigned n) { } Variable local Parámetro formal unsigned result = 1; /* Recorre de n a 2 */ for (; n > 1; n--) result = result * n; return result; Programación C++ 10

11 Paso de parámetros Paso por valor: La función trabaja con una copia del valor del parámetro. Se considera un parámetro de entrada. Paso por referencia: Se distingue poniendo & delante del parámetro. La función trabaja con la variable de entrada directamente. Programación C++ 11

12 Paso por valor int main(void) { unsigned num = 5, res; res = factorial(num); /* num sigue valiendo 5 */ Se pasa el valor de la expresión evaluada, no la variable en sí Esto es siempre así en C En C++ existe el paso por referencia Programación C++ 12

13 Paso por referencia Solo se pueden usar variables como parámetros. Los parámetros se pueden modificar. Podemos crear procedimientos (funciones de tipo void). void incremento (int &a) { a = a + 1; } int main () { int a = 0; incremento(a); // Ahora a vale 1 return a; } Programación C++ 13

14 La función main El programa principal es una función como las demás: Es la primera que se ejecuta. Sirve de punto de inicio del programa. Se denomina función principal (en inglés: main function). Programación C++ 14

15 Argumentos de invocación I Los argumentos con los que es invocado el ejecutable son accesibles desde la función principal main int main(int argc, char* argv[]) int argc : Número de argumentos char* argv[] : Argumentos de invocación Programación C++ 15

16 Argumentos de invocación II $ g++ prog.cpp -o prog $./prog uno dos tres cuatro int main(int argc, char* argv[]) argc == 5 argv[0] p r o g \0 argv[1] u n o \0 argv[2] d o s \0 argv[3] t r e s \0 argv[4] c u a t r o \0 argv[5] NULL Programación C++ 16

17 Argumentos de invocación III #include <iostream> using namespace std; int main(int argc, char *argv[]) { cout <<"Ejecutable: "<<argv[0]<<endl; for(int i=0; i<argc; i++) cout<<"argumento["<<i<<"]: "<<argv[i]<<endl; } return 0; Programación C++ 17

18 Ejercicio Programe: La función principal de un programa que muestre el factorial de los números del 0 al 20 inclusive Programación C++ 18

19 Solución #include <iostream> using namespace std; int main(void) { } unsigned n; for (n = 0; n <= 20; n++) cout <<n<<"! = "<<factorial(n)<<endl; return 0; Programación C++ 19

20 Ejercicio Programe la siguiente función definida sobre m y n naturales binomial(m,n) = m! / (n!*(m-n)!) Programación C++ 20

21 Solución unsigned binomial(unsigned m, unsigned n) { } return factorial(m) / (factorial(n)*factorial(m-n)); Programación C++ 21

22 Ámbito de las variables I La declaración de las variables lleva asociado un ámbito, dentro del cual la variable es visible: Ámbito global: La variable es visible para todas las funciones del programa. Ámbito local: La variable es visible sólo dentro de la función (tiene prioridad sobre el ámbito global). Programación C++ 22

23 Ámbito de las variables II int x,y; int main() { } float x,z; // Aquí x y z son reales e y un entero // Aquí x e y son variables enteras // La variable z no existe fuera de la // función. Programación C++ 23

24 Arrays como parámetros I Los arrays como parámetros se pueden modificar dentro de la función Se debe tener en cuenta el tamaño y número de dimensiones del array En caso de que se desconozca el tamaño, se debe indicar como parámetro, si la función lo requiere En char[] se usa \0 para indicar el final Programación C++ 24

25 Arrays como parámetros II int suma (int lista[], int num_elem) { int i; int acumulador = 0; for (i=0; i < num_elem; i++) { acumulador = acumulador + lista[i]; } } return acumulador; } Programación C++ 25

26 Arrays como parámetros III int contar_letras (char letra, char cadena[]) { int contador = 0; for (int i=0; cadena[i]!= '\0'; i++) { if (cadena[i] == letra) { contador++; } } return contador; } Programación C++ 26

27 Función recursividad I Facultad de las funciones de invocarse a sí mismas Forma natural de expresar ciertos problemas autocontenidos Ejemplo clásico factorial(n) = n * factorial(n-1) factorial(0) = 1 Programación C++ 27

28 Función recursividad II Estructura tipica de una función recursiva: tipo func_recursiva(...) {... if (!condición_parada) {... func_recursiva(...); } else {... } } Programación C++ 28

29 Ejercicio Programe: Una versión recursiva de la función: factorial(0) = 1 factorial(n) = n * factorial(n-1) Para n natural (entero no negativo) Programación C++ 29

30 Solución unsigned factorial(unsigned n) { if (n == 0) n = 1; else n = n * factorial(n - 1); return n; } Programación C++ 30

31 Función recursividad III Funcionalmente equivalente iterar La implementación: no contiene ningún bucle pero si una condición de terminación Es mucho más difícil de seguir La recursión infinita es fatal Programación C++ 31

32 Recursividad vs. Iteración int fact(int num) { int val = 0; if (num > 0) { val = num*fact(num-1); } else { val = 1; } return val; } int fact(int num) { int ret = 1; int val = num; while (val > 0) { ret = ret * val; val--; } return ret; } Programación C++ 32

33 Modificadores de función static Sólo visible dentro del módulo extern Función (o variable) declarada, pero definida en algún otro sítio (Ej. en biblioteca) inline Expandir su código en vez llamar a la función Aumenta la eficiencia y el tamaño del código Programación C++ 33

34 Herramientas de Desarrollo II! Estructuración de código! Compilación separada! Archivador y bibliotecas! Constructor y otras

35 Estructuración de código El uso de funciones permite organizar el código de un programa en bloques sencillos. Las tareas comunes que se repiten a lo largo del programa se deben separar en funciones. Facilita la organización del programa Evita replicación del código Hace mas sencilla la depuración Mejor un programa con muchas funciones pequeñas que con una única grande. Programación C++ 35

36 Estructuración en ficheros Las funciones de un programa se pueden repartir en varios ficheros para facilitar su organización. Los diferentes grupos de funciones se organizan en pares de ficheros.h/.cpp El.h contiene las declaraciones de las funciones El.cpp contiene su implementación. Puede incluir también una función principal (main). Programación C++ 36

37 Compilación y montaje Son etapas separadas Compilación: traducir de formato fuente a formato objeto (lenguaje máquina, más lista de referencias externas no resueltas) Montaje: enlazar ficheros objeto entre sí y con las bibliotecas necesarias, resolviendo todas las referencias externas Se produce un ejecutable: en formato interno apto para situar el proceso en memoria para su ejecución Programación C++ 37

38 Ficheros.h y.cpp operaciones.h operaciones.cpp int suma (int a, int b); int factorial (int num); int suma (int a, int b) { int s; s = a + b; return s; } int factorial (int num) { int ret = 1; while (num > 1) { ret = ret * num--; } return ret; } Programación C++ 38

39 Inclusión de Ficheros I Los prototipos de las funciones usadas por varios ficheros fuente se suelen definir en un fichero de cabecera #include <iostream> #include "mis_func.h" fich.cpp #include aux.h int main() {...} aux.h int func1(int a); viod func2(); Preprocesamiento Cabeceras del sistema Ficheros de cabecera locales. int func1(int a); viod func2(); int main() {...} Programación C++ 39

40 Inclusión de Ficheros II La inclusión de ficheros esta sujeta a las siguientes recomendaciones: Por lo general los ficheros de cabecera tienen como extensión.h En los ficheros de cabecera no se incluyen implementación de funciones Las variables en un fichero de cabecera son declaradas extern y se encuentran declaradas en algún otro fichero.cpp Programación C++ 40

41 Proceso de compilación.cpp Preprocesamiento.cpp Paso a Ensamblador.s Fichero Fuente Compilación Ensamblado Enlazado.o Fichero Ejecutable.a Bibliotecas.o.o.o.o Programación C++ 41

42 Compilación separada En la figura: Compilación separada de los módulos main.cpp y prim.cpp Montaje de los objetos con las bibliotecas main.o, prim.o y libstdc++ y otras (libm, libc) Obtención del fichero ejecutable primes Programación C++ 42

43 iostream Diagrama cstdlib de fases libstdc++.a Auto Leyenda Fich Herram Producto Dependen entre si main.cpp libc.a prim.h prim.cpp cmath g++ -c g++ -c main.o prim.o libm.a ld primes Módulos de usuario Ficheros estándar de cabecera Francisco Rosales & Jose María Peña Compilación separada Ficheros objeto Bibliotecas estándar Montaje Ejecutable Programación C++ 43

44 Extensiones Le indican al compilador el contenido de fichero, y el tratamiento que debe realizar:.c.cpp Fuentes de C y C++ Deben ser preprocesados, compilados y ensamblados.h Fichero de cabecera de C o de C++ (/usr/include y /usr/include/c++) Declaraciones de tipos de datos, prototipos y clases Deben ser preprocesados.o Fichero objeto Deben ser enlazados (resueltos sus símbolos).a.so Bibliotecas estática y dinámica Para resolver símbolos de funciones estándar usadas Programación C++ 44

45 Bibliotecas Utilizar código probado, no reinventar Consultar el manual Usar fichero(s) de cabecera #include <xx.h> /* en C */ #include <xx> // en C++ Montar contra la biblioteca (opción l) libc.a Biblioteca estándar de C Tiras de caracteres, entrada y salida estándar, etc. El montaje contra esta biblioteca es automático libm.a Biblioteca de cálculo matemático sqrt, pow, hypot, cos, atan, etc. Hay que incluir <math.h> o <cmath> Hay que montar con la opción -lm Programación C++ 45

46 ar Manage Archive Para crear nuestras propias bibliotecas -d Elimina ficheros -r Añade (o reemplaza) ficheros -u Igual que -r sólo si es más nuevo -t Muestra el contenido -v Verbose -x Extrae ficheros Programación C++ 46

47 Constructor Permite automatizar el proceso de construcción de un programa que está convenientemente descompuesto en múltiples módulos Herramienta make Programación C++ 47

48 make Application Maintainer Determina qué partes de un programa deben recompilarse Debe conocer las dependencias entre los ficheros: Un fichero debe actualizarse si alguno de los que depende es más nuevo Makefile Contiene las reglas de dependencia y mandatos para actualizarlo Programación C++ 48

49 # Esto es un comentario CC=gcc CFLAGS=-g OBJS2=test.o prim.o # Esto son macros Makefile I all: primes test # Esta es la primera regla primes: main.o prim.o # Esta es otra regla gcc -g -o primes main.o prim.o -lm # Este es el mandato asociado test: $(OBJS2) # Aquí usamos las macros ${CC} ${CFLAGS} -o $@ ${OBJS2} main.o prim.o test.o : prim.h # Esta es una dependencia. clean: # Esta no depende de nada, es obligatoria. rm -f main.o ${OBJS2} Programación C++ 49

50 Makefile II Las líneas con mandatos deben tabuladas make Dispara la primera regla make clean Explicitando la regla a disparar La regla objetivo dispara sus dependencias recursivamente Macros especiales $@, $*, $<, etc. Se pueden especificar reglas basadas en la extensión de los ficheros Cómo pasar de un.c a un.o Programación C++ 50

51 Otras herramientas Existen variedad de herramientas útiles para el desarrollador de código gprof Realizar un perfil de ejecución Indica dónde se pierde el tiempo Dice qué optimizar gcov Verificación del programa Asegura que el 100% del código han sido comprobado indent Indentación de ficheros fuente en C Da estilo uniforme al código Es muy parametrizable Programación C++ 51