Fondamenti di Informatica - Linguaggio C Le funzioni - Robotica

Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Fondamenti di Informatica - Linguaggio C
Le funzioni
Tullio Facchinetti
31 marzo 2011
12:13
http://robot.unipv.it/toolleeo
Tullio Facchinetti Fondamenti di Informatica - Linguaggio C Le f

Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Le funzioni
Definizione di funzione
un funzione è una porzione di codice, detto
anche sottoprogramma o, in inglese, subroutine,
che può essere richiamata più volte in un
programma
le funzioni possono
essere scritte dal programmatore ed utilizzate in un
programma
essere reperite in librerie di codice di utilità generale,
ovvero collezioni di funzioni implementate a disposizione
per la soluzione di problemi comuni
le funzioni di libreria sono solitamente ottimizzate, cioè
realizzate nel miglior modo possibile: è quindi bene utilizzare
delle funzioni di libreria quando disponibili invece che
duplicarne l’implementazione
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Le funzioni
Caratteristiche generali
ogni funzione ritorna un solo valore, di un tipo semplice o
una struttura dati, oppure void, cioè nulla, e riceve zero o
più argomenti
in un programma ci possono essere dichiarazioni di
funzione e definizioni di funzione
almeno una funzione è sempre presente: main
ogni nome di funzione può essere presente una volta sola in
un programma e ogni chiamata deve passare sempre lo
stesso numero e tipo di argomenti
alle funzioni variadiche possono essere passati un numero
arbitrario argomenti ulteriori, anche 0
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Dichiarazione e definizione di funzioni
Panoramica
la dichiarazione, o prototyping, serve a dichiarare
l’interfaccia della funzione: nome della funzione, tipo
restituito, elenco dei parametri;
la definizione comprende la dichiarazione e la specificazione
delle istruzioni che costituiscono la funzione
per un corretto funzionamento del programma la
dichiarazione di una funzione deve sempre precedere
l’invocazione della stessa, mentre la definizione può essere
presente in un qualunque punto del sorgente
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Dichiarazione
La dichiarazione di una funzione
in una dichiarazione, o prototyping, si riconoscono:
il tipo di dato restituito dalla funzione, oppure void se la
funzione non restituisce alcun valore; se non viene
specificato il valore di ritorno, si assume che la funzione
ritorni int,
il nome della funzione
i tipi degli eventuali argomenti, void o niente se la funzione
non usa parametri
termina con ’;’
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Dichiarazione
Esempio di dichiarazione
void funzione1(int arg1, double arg2);
dichiara la funzione funzione1 che non restituisce alcun
valore e richiede due argomenti: un intero ed un reale in
doppia precisione
altro esempio:
char funzione2(void);
dichiara la funzione funzione2 che restituisce un carattere
e non richiede alcun argomento
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Definizione
Definizione di funzioni
una definizione di funzione è costituita da due parti:
una dichiarazione, in cui sono elencati:
il tipo di dato restituito dalla funzione
il nome della funzione
gli eventuali argomenti
il corpo della funzione, racchiuso tra parentesi graffe e
comprendente queste parti opzionali:
dichiarazioni e definizioni
istruzioni
una o più istruzioni return
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Definizione
Definizione di una funzione senza codice
è possibile definire una funzione come la seguente:
do_nothing(){ }
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Definizione
Dichiarazione e file di intestazione
#include
#include
#include
l’inclusione dei file di intestazione serve per includere la
dichiarazione delle funzioni
un file di intestazione contiene soltanto la dichiarazione
delle funzioni, tipicamente non la definizione
il corpo delle funzioni è definito altrove
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio dei parametri
Cosa sono i parametri
una funzione può utilizzare parametri per
svolgere il proprio lavoro
sono variabili che vengono passate alla funzione al
momento della sua invocazione
contengono valori necessari a controllare le operazioni
svolte dalla funzione
oppure sono valori utilizzati nei calcoli svolti dalla funzione
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per valore
Modalità del passaggio per valore
la comunicazione fra il codice chiamante ed il sottoprogramma
avviene sempre secondo la modalità del passaggio per valore
la funzione utilizza una copia locale della variabile passata
come parametro all’atto della chiamata
tale variabile locale è inizializzata con il valore
dell’espressione o della variabile impostata nel punto di
chiamata alla funzione
la funzione potrà modificare il valore della variabile locale,
ma non quello dell’eventuale variabile passata come
parametro all’invocazione della funzione stessa
questo poichè le due variabili sono allocate in aree di
memoria distinte.
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Passaggio per valore
File di esempio
func decl.c
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per valore
Passaggio dei parametri
le variabili a, b della funzione massimo non
hanno alcun legame con le variabili a e b
dichiarate all’interno della funzione main
un’invocazione altrettanto lecita è
massimo(b, a);
si noti che nel main sono definite come int
mentre nella funzione come double: il
compilatore effettua automaticamente le
conversioni di tipo necessarie
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Modalità del passaggio per riferimento
in molte situazioni è necessario permettere alla funzione
chiamata di poter modificare il valore della variabile passata dal
chiamante all’atto dell’invocazione della funzione
la tecnica per il passaggio dei parametri che permette
questa operazione è detta passaggio per riferimento
il passaggio per riferimento implica il passaggio del
puntatore alla variabile
in questo modo alla funzione chiamata è nota la locazione
di memoria alla quale la variabile di interesse è allocata
è quindi possibile modificare il valore della variabile
originale scrivendo direttamente in tale locazione di
memoria
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Passaggio per riferimento
File di esempio
swap.c
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Passaggio per riferimento
Esempio di passaggio per riferimento: swap di variabili
per esempio, una funzionalità spesso utile è quella dello
scambio del valore di due variabili
questo può essere fatto implementando una funzione
apposita che, come nell’esempio seguente, scambia il valore
di due interi passati per riferimento:
void swap(int *a, int *b)
{
int tmp;
}
tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Passaggio per riferimento: passaggio di strutture
gli argomenti delle funzioni possono essere tipi semplici o
strutture dati
sono sempre passati per valore
anche se è consentito, normalmente non vengono passate
strutture dati né come argomenti né come valori di ritorno
si preferisce invece, per ragioni di efficienza, allocare le
strutture dati separatamente e passare solo i puntatori ad
esse, effettuando così un passaggio per riferimento
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Passaggio di strutture
perchè si parla di questioni di efficienza?
il passaggio per valore comporta l’allocazione di una copia
locale delle variabili dichiarate nella lista dei parametri
tali variabili devono anche essere inizializzate per riflettere
il valore delle variabili o espressioni del chiamante
nel caso in cui il parametro passato sia una variabile, la
copia esplicita di una porzione di memoria dalla variabile
utilizzata per la chiamata alla variabile locale
nel caso le variabili siano strutture dati c’è quindi una
perdita di efficienza nel passaggio dei parametri che è
proporzionale alla dimensione della variabile
il tempo necessario alla copia del valore aumenta
all’aumentare della dimensione della struttura
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Ritornare più valori
un altro caso in cui è utilizzato il passaggio per
riferimento è nel caso in cui una funzione debba
ritornare più di un valore
anche in questo caso è possibile utilizzare il passaggio per
riferimento
si passano quindi dei puntatori come argomenti ulteriori, in
modo che la funzione possa scrivere i valori di ritorno in
una o più variabili del chiamante
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Esempio di funzione che ritorna più valori
int get_coord(int *x, int *y)
{
int skip = 1;
int xtemp, ytemp;
}
/* calcoli e istruzioni necessarie all’assegnamento di
xtemp, ytemp e skip */
if (!skip) {
*x = xtemp;
*y = ytemp;
}
return skip;
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Passaggio di vettori
il passaggio di un vettore come parametro avviene con il
passaggio di un puntatore (il nome del vettore)
#define SIZE (50)
/* ... */
int func(int *v, int n);
/* ... */
int vettore[SIZE];
/* ... */
func(vettore, SIZE);
tipicamente è necessario passare il numero di
elementi, poiché la funzione non ha modo di
conoscere la dimensione del vettore
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Passaggio per riferimento
Passaggio di stringhe
anche per le stringhe, in quanto vettori di char, viene passato il
puntatore
int func(char *st);
/* ... */
int stringa[50];
/* ... */
func(stringa);
non è indispensabile la dimensione, poiché il numero di
caratteri significativi è terminato da ’\0’
se però si tratta di un vettore di char che non contiene una
stringa, allora la dimensione è necessaria
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
La funzione main
Cos’è la funzione main
un programma C deve sempre includere una
funzione chiamata main
la funzione main, o “il main”, è il punto dal quale il
programma inizia la sua esecuzione
la funzione main può essere definita in due modi
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
La funzione main
Definizione del main
il primo modo di definire la funzione main prevede di specificare
il tipo restituito, che deve essere sempre intero, e nessun
parametro
esempio:
int main(void)
in taluni contesti è possibile trovare definizioni del tipo
void main(void)
tale definizione viene accettata dal compilatore, con la
generazione di un warning, ma dovrebbe essere evitata e in
queste dispense sarà considerata una definizione errata
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
I parametri della funzione main
Argomenti del programma
la seconda possibilità è quella di dotare il main di due
parametri, come nell’esempio seguente
int main(int argc, char **argv)
oppure
int main(int argc, char *argv[]);
i parametri verranno inizializzati all’atto della
chiamata della funzione main, ovvero dell’avvio del
programma, con i valori recuperati dalla linea di
comando utilizzata per invocare il programma stesso
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
I parametri della funzione main
Argomenti del programma: argc e argv
i parametri sono chiamati convenzionalmente argc e
argv definiti rispettivamente come int e char **
la prima variabile memorizza il numero di argomenti sulla
riga di comando
la seconda memorizza l’indirizzo del primo elemento di un
vettore di puntatori a carattere
ogni puntatore fa riferimento al primo carattere di ciascun
argomento
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Puntatori a funzione
Puntatori a funzione
come nel caso dei vettori, una funzione viene rappresentata
dall’indirizzo del codice associato
tutte le volte che si usa un nome di funzione in un
programma si sta in pratica usando il puntatore a tale
funzione
l’uso più consueto di un puntatore a funzione è
l’applicazione dell’operatore parentesi-tonde
questa situazione normalmente non viene pensata in
termini di puntatori ed operatori da parte del
programmatore
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Puntatori a funzione
Puntatori a funzione
un puntatore a funzione può essere assegnato ad altri
puntatori
per esempio all’interno di strutture dati che definiscono i
metodi con cui operare sugli oggetti, oppure passato come
argomento a altre funzioni
il compilatore verifica in compilazione che i tipi dei
puntatori a funzione siano compatibili, cioè le funzioni
come dichiarate ricevano gli stessi argomenti
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Puntatori a funzione
File di esempio
sort search.c
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Puntatori a funzione
Esempio e uso di puntatori a funzione
per esempio la funzione di libreria qsort, funzione che
implementa l’algoritmo “quick sort” su un vettore
#include /* per la dichiarazione di strcmp */
#include /* per la dichiarazione di qsort */
/* definisco un vettore di 100 puntatori */
char *strings[100];
/* confronto due stringhe */
strcmp(strings[0], strings[1]);
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Puntatori a funzione
Esempio e uso di puntatori a funzione
/* chiamo qsort dicendo che strcmp()
\‘e la funzione di confronto da usare */
qsort(strings, 100, sizeof(char *), strcmp);
/* confronto solo i primi 5 caratteri */
strncmp(strings[0], strings[1], 5);
/* questo invece \‘e un errore,
perché strncmp riceve tre argomenti */
qsort(strings, 100, sizeof(char *), strncmp);
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Numero variabile di parametri
Le funzioni variadiche
si possono definire funzioni con numero variabile di
argomenti (variadiche)
l’esempio più comune di funzione variadica è printf con
tutte le sue varianti
definire la propria funzione variadica richiede una certa
attenzione e conoscenza del meccanismo di passaggio dei
parametri
non verrà trattato in questa sede
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Introduzione Dichiarazione e definizione I parametri Funzione main Car. avanzate
Numero variabile di parametri
Caratteristiche delle funzioni variadiche
chiamare una funzione variadica è invece molto frequente
basta specificare correttamente tutti gli argomenti
nel caso dei derivati di printf, uno dei primi argomenti è
una stringa che specifica il numero e il tipo degli argomenti
successivi
la funzione variadica usa la stringa per sapere cosa sono gli
argomenti ulteriori
data la standardizzazione del formato della stringa, il
compilatore può controllare tutti gli argomenti passati e
avvertire del possibile errore in caso di incongruenze
per funzioni variadiche non assimilabili a printf il
controllo del compilatore non è previsto
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