Внешние (глобальные) переменные

Внешние переменные — это переменные, которые может использовать любая функция программы. В некоторых языках они носят название глобальных переменных. Для того чтобы создать внешнюю переменную, ее следует определить перед функцией main():

int temp; main()

Здесь переменная temp определена как внешняя, так что с ней могут работать все функции, содержащиеся в программе. Посмотрите на текст программы, приведенный в Листинге7.3. Переменная temp является внешней и ее используют функции main(), convert(), freeze() и boil(). Значение переменной, введенное в main(), используется при расчетах другими функциями. В программе присутствует еще одна переменная — celsius. Поскольку значение переменной celsius используется только функцией convert(), переменная определена внутри этой функции, являясь, таким образом, локальной переменной, которая не может использоваться нигде кроме convert().

Листинг 7.3. Программа, содержащая внешнюю переменную.

/*f_to_c.c*/int temp;main() { printf("Введите значение температуры: "); scanf("%d", &temp); convert(); freeze(); boil(); }convert() {float celsius; celsius = (5.0 / 9.0) * (temp - 32); printf("%d градусов по шкале Фаренгейта соответствует %6.2f градусам \ по шкале Цельсия\n", temp, celsius); return(0); }freeze() { printf("Это составляет %d градусов от точки замерзания воды\n", temp-32); return(0); }boil() { printf("Это составляет %d градусов от точки кипения воды\n", 212-temp); return(0); }

Если в программе одновременно присутствуют внешняя и локальная переменные с одним и тем же именем, функция, в которой определена локальная переменная, будет иметь доступ только к ней и не сможет использовать внешнюю переменную.

Статические переменные

Автоматические (локальные) переменные существуют только во время выполнения функций, в которых они определены. В момент начала работы функции для такой переменной резервируется память. Когда выполнение функции заканчивается, зарезервированная область памяти освобождается и переменная прекращает свое существование.

Если функция вызывается неоднократно, локальные переменные создаются столько раз, сколько вызовов данной функции имеется в программе, поэтому адреса этих переменных могут все время меняться. Соответственно, и значения локальных переменных, хранящиеся в памяти, теряются каждый раз при завершении работы функции.

Тем не менее, значение, присвоенное переменной, можно сохранить в памяти и после окончания выполнения функции, если определить эту переменную как статическую. Это делается следующим образом:

myfunc() { static int count; }

Адреса хранения статических переменных остаются неизменными на протяжении всего времени выполнения программы. После прекращения работы функции память, закрепленная за переменной, не освобождается, поэтому и записанное в ней значение переменной сохраняется. При следующем вызове этой же функции переменная будет иметь значение, оставшееся от предыдущего вызова. Запомните, что переменная при этом остается локальной и имеет смысл только внутри своей функции.

Для того чтобы пояснить, что такое статическая переменная, рассмотрим следующий пример. Посмотрите на программу, приведенную в Листинге7.4. Вэтом фрагменте статические переменные не используются. Функция doit() вызывается четырежды, и каждый раз при этом двум переменным присваивается начальное значение 0, которое отображается с помощью функции printf(). Впроцессе работы функции, значение каждой переменной увеличивается на единицу. Однако значение переменных теряется после очередного завершения работы функции, а при следующем вызове им снова присваивается начальное значение0, так что результат работы программы выглядит так:

значение autovar равно 0 значение statvar равно 0значение autovar равно 0 значение statvar равно 0значение autovar равно 0 значение statvar равно 0значение autovar равно 0 значение statvar равно 0

Листинг 7.4. Программа, иллюстрирующая использование локальных переменных.

/*stat.c*/main() { doit(); doit(); doit(); doit(); }doit() { int autovar = 0; int statvar = 0; printf("значение autovar равно %dзначение statvar \ равно %d\n", autovar, statvar); ++autovar; ++statvar; return(0); }

Давайте теперь слегка изменим определение переменных в функции doit(), с тем чтобы создать статическую переменную:

static int statvar = 0;

При выполнении программы со статической переменной мы получим следующий результат:

значение autovar равно 0 значение statvar равно 0значение autovar равно 0 значение statvar равно 1значение autovar равно 0 значение statvar равно 2значение autovar равно 0 значение statvar равно 3

При первом выполнении функции переменной statvar присваивается начальное значение, равное 0. Однако statvar определена как статическая переменная, что указывает компилятору на необходимость сохранения в памяти присвоенного ей значения и после завершения работы функции. Поэтому после первого завершения работы функции переменная statvar будет иметь значение, равное 1, которое получается благодаря инструкции ++statvar;. При следующем вызове функции исходным значением переменной является сохраненное за ней значение1 и поэтому присваивания ей 0 в качестве начального значения не производится.

Каждый раз во время выполнения функции значение переменной увеличивается, и это новое значение сохраняется за переменной при очередном вызове функции.

Передача параметров

Существуют определенные задачи, которые можно выполнить только с помощью передачи функции параметров. Например, когда мы передаем параметр функции puts(), это означает, что мы записываем аргумент*, то есть строку, которую хотим отобразить на экране монитора, внутри круглых скобок. Функцию puts() вызывают с помощью инструкции, которая выглядит примерно так:

puts("Привет!");

Строка "Привет!" передается библиотечной функции puts() и сообщает ей, какую именно информацию следует вывести на экран.

Передача параметров вашим собственным функциям происходит аналогичным образом. Любые данные, которые вы хотите передать функции, должны быть заключены в круглые скобки. Совокупность переменных, передаваемых функции, называется списком аргументов**.

Теперь посмотрим, что происходит с библиотечной функцией, получающей параметры. Например, функция puts() выполняет работу, которую можно выразить словами: «Вывести некую информацию на экран монитора». Таким образом, данная функция ожидает, что ей будет передан параметр, содержащий эту «некую информацию». Для этого в записи функции должно иметься место, где расположится получаемый аргумент (рис.7.5), иными словами, при

______________________________________

* В литературе нет устоявшейся традиции в использовании терминов «аргумент» и «параметр». В том случае, когда используются оба термина, параметром чаще называют переменную из списка параметров, заданных в определении функции, а аргументом — конкретное значение, используемое при обращении к функции. В данной книге автор употребляет оба эти термина как синонимы. (Прим.перев.)

** В дальнейшем этот список мы также будем называть списком фактических аргументов, или фактических параметров. (Прим.перев.)

записи функции, принимающей параметры, необходимо указывать список аргументов. Эти аргументы на самом деле являются переменными, которые будут использованы для хранения полученных данных*. Функции может быть передано сколько угодно аргументов, лишь бы их количество и типы данных в инструкции вызова функции соответствовали тем, которые она ожидает получить.

Рис. 7.5. Формальный аргумент необходим для полученияпереданного функции значения

Разберемся теперь, как передать параметр нашей собственной функции. Посмотрите на следующую программу:

main() { int count; count = 5; doubles(count); }doubles(num)int num; { printf("%d", num * 2); return(0); }

Инструкция

doubles(count);

в функции main() вызывает функцию и передает ей значение переменной count. Функция doubles() получает аргумент в качестве значения переменной num. Переменная num, таким образом, имеет то же значение, что и переменная count. Обратите внимание, строка, в которой определяется переменная num, стоит перед фигурной скобкой, открывающей тело функции doubles(). В записанных таким образом инструкциях производится определение списка аргументов. Определяя аргументы, мы указываем компилятору типы значений, которые будут переданы функции. Запомните, что вне фигурных скобок, ограничивающих тело функции, могут быть помещены только инструкции определения списка аргументов. Если же возникает необходимость определить другие переменные, это всегда следует делать внутри скобок.

__________________________________

* Этот список также часто называют списком формальных параметров, или формальных аргументов.

Рис. 7.6. Передача параметров

Вот что происходит при работе функции doubles() в приведенной выше программе (можете следить по рис.7.6).

1. Осуществляется вызов функции doudles(), которой передается значение переменной count.
2. Аргумент функции doubles() с именем num получает значение 5.
3. Функция удваивает полученное значение и отображает конечный результат с помощью функции printf().

Замечания по Си++ В Си++ можно определять тип аргумента непосредственно в списке аргументов функции:doubles(int num)

Листинг 7.5 наглядно показывает, что список аргументов функции может содержать любое необходимое количество аргументов, относящихся к любым типам. Функция area() подсчитывает площадь помещений. Значения длины, ширины и номера этажа вводятся с клавиатуры в функции main(), а затем передаются функции area() при ее вызове:

area(length, width, fnum);

Листинг 7.5. Передача нескольких параметров.

/*area.c*/main() { float length, width; int fnum; printf("Введите номер этажа: "); scanf("%d", &fnum); printf("Введите длину этажа: "); scanf("%f", &length); printf("Введите ширину этажа: "); scanf("%f", &width); area(length, width, fnum); }area(size, wide, num)float size, wide;int num; { float area; area = size * wide; printf("Площадь %d этажа равна %f.2f", num, area); return(0); }

Здесь три аргумента были получены в том же порядке, в каком переданы. Значение переменной length присвоено переменной size, содержимое переменной width передано wide, а значение fnum — переменной num. Типы аргументов соответствуют друг другу: два вещественных значения получили две переменные типа float, а переменная типа int получила целое число.

Функции area() необходимо каким-то образом хранить результаты вычислений. С этой целью внутри тела функции area() нами определена переменная с именем area.

Если бы в инструкцию вызова функции вкралась ошибка и аргументы были перечислены нами в следующем порядке:

area(width, length, fnum);

то значение переменной width получила бы переменная size, а значение length — переменная wide. Поскольку типы переменных по-прежнему находятся в соответствии с получаемыми значениями, ошибки при компиляции не возникнет. Более того, результат работы программы будет совершенно правильным, ведь от изменения порядка мест сомножителей, произведение не меняется. Но предположим, что при вызове функции аргументы оказались расположенными в таком порядке:

area(fnum, width, length);

Теперь значение переменной fnum получит переменная wide, содержимое width перейдет в size, а переменной num будет присвоено значение length. Нетрудно заметить, что два аргумента имеют типы, не соответствующие получаемым значениям. Даже если компилятор не сообщит об ошибке, в результате работы программы мы все равно получим неверную информацию.

Рассмотрим еще один пример, приведенный в Листинге7.6. В этой программе вводятся значения двух переменных: стоимость единицы продукции (cost) и процент скидки (discount). Затем переменные cost и discount передаются функции price() через формальные аргументы amount и mrkdown. Переменные reduce и net определяются внутри функции price() и являются для нее автоматическими.

Листинг 7.6. Передача параметров.

/*discount.c*/main() { float cost, discount; printf("Введите стоимость единицы товара: "); scanf("%f", &cost); printf("Введите процент скидки (в виде десятичной дроби): "); scanf("%f", &discount); price(cost, discount); }price(amount, mrkdown)float amount, mrkdown; { float reduced, net; reduced = amount * mrkdown; net = amount - reduced; printf("Стоимость с учетом скидки составляет %.2f долларов", net); return (0); }

Функция price() умножает цену товара на процент скидки, вычитает полученную сумму из цены и выводит на дисплей величину стоимости с учетом скидки. Врезультате выполнения программы на экране монитора появляются следующие сообщения:

Введите стоимость единицы товара: 100ведите величину скидки (в виде десятичной дроби): 0.05Стоимость с учетом скидки составляет 95 долларов

Предположим, что случайно вы изменили вызов функции следующим образом:

price(discount, cost);

Компилятор не сообщит об ошибке, так как значения двух переменных типа float передаются двум аргументам типа float. К несчастью, они передаются не тем аргументам, каким положено: значение discount будет передано amount, а значение cost — mrkdown.

Если теперь присвоить переменной cost значение 100, а переменной discount значение 0.05, функция переставит их и будет считать, что цена равна пяти центам, а размер скидки составляет 10000 процентов. В результате мы увидим, что товар имеет отрицательную стоимость в размере –4.95доллара, вместо 95.50.

Возвращаемые значения

Функция может как получать, так и возвращать значения. Для получения значения, возвращаемого функцией getchar(), нужно сделать такую запись:

key = getchar();

Приведенная инструкция вызывает функцию getchar(), которая вводит единичный символ с клавиатуры. После выполнения ввода символ присваивается в качестве значения переменной с именем key. Это и есть возврат значения.

Ваши собственные функции также могут возвращать значения в функции, из которых они были вызваны. Если вы хотите возвратить значение, необходимо добавить в тело функции несколько дополнительных элементов. Посмотрите на следующую программу:

main() { char letter; letter = getlet(); putchar('\n'); printf("Вы ввели символ %c", letter); } char getlet() { printf("Введите символ: "); return(getchar()); }

Инструкция

letter = getlet();

вызывает функцию getlet(). Эта функция принимает символ с клавиатуры и возвращает его переменной letter в функции main().

Для того чтобы возвратить значение переменной, необходимо указать компилятору тип возвращаемого значения. Это осуществляется определением типа перед именем функции

char getlet();

В данной инструкции мы указали компилятору, что значение, возвращаемое функцией getlet(), относится к символьному типу. Значение, которое будет возвращено, указывается в круглых скобках после ключевого слова return(). Инструкция, записанная в строке

return(getchar());

выполняет большую часть работы. Запомните, что функция getchar() в инструкциях применяется там, где возможно использование выражения или некоторого значения. В рассматриваемой программе функция getchar() вводит символ, затем инструкция return() после выполнения функции printf() передает символ назад, присваивая его переменной letter, и возвращает управление в main().

Замечания по Си++ Если компилятор Си следует стандарту ANSI, вы должны указать тип функции даже в том случае, если функция не возвращает никаких значений. При этом тип определяется как void:   void myfunct() Эта информация говорит компилятору, что функция не будет возвращать вызывающей функции никакого значения. В Си++ введение ключевого слова void является не обязательным, но желательным.

Рис. 7.7. Программа, иллюстрирующая возврат значения из функции

Обратите особенное внимание на работу ключевого слова return() в этом примере. Удостоверьтесь, что вы действительно поняли, как используются return() и функция getchar().

Давайте теперь рассмотрим программу, в которой значение и передается, и возвращается. Программа, изображенная на рис.7.7, вводит с клавиатуры значение в переменную, а затем выводит на экран квадрат этого значения.

Инструкция

number = square(value);вызывает функцию square(), передавая ей значение переменной value. Определение функции как int square(num)

сообщает компилятору Си, что square() возвращает целочисленное значение и что она получит аргумент в переменную num. В этом примере return() является только инструкцией функции. Строка

return(num * num)

возвращает значение выражения num * num, записывая его в переменную number, которой присвоен вызов функции square() в main().

Замечания по Си++ При работе с компиляторами языка Си++ (и некоторыми Си-компиляторами) желательно начинать программу с прототипов функций. Прототип — это строка определения функции, повторенная в начале программы перед main(). Выглядит она так:   void square(int num);main() Прототип сообщает компилятору типы и количество аргументов тех функций, которые будут использованы в программе.

Замечания по Си++ Перегрузка — это процесс в Си++, позволяющий операторам и функциям работать одновременно с данными разных типов. Можно использовать одно и то же имя для нескольких функций, как показано в следующих прототипах:   int doubles(int num);float doubles(float num); В программе будут присутствовать две функции doubles(), одна из которых удваивает значения данных типа int, а другая — данных типа float.

Возврат значений типа float

В тех случаях, когда значения, возвращаемые функцией, относятся к типу целочисленных или символьных, определение типа перед именем функции не является строго обязательным. Си изначально построен таким образом, чтобы воспринимать только данные типа int или char, так что, если тип не указан, Си посчитает, что возвращаемое значение относится к типу int или char.

Рис. 7.8. Определение функции типа float

Если возвращаемые данные относятся к числам с плавающей точкой, необходимо сделать две вещи:

1. Указать тип float перед именем функции.
2. Определить саму функцию.

Функция определяется перед main() так же, как внешняя переменная. На рис.7.8 показано, как это сделать. Инструкция

float square();

указывает компилятору, что он будет иметь дело с функцией типа float. За исключением определения функции и ввода данных другого типа, приведенная на рисунке программа идентична программе вычисления квадрата целых чисел.

Большинство компиляторов позволяет определять тип функции и внутри main():

main() { float number, value, square();

Если ваш компилятор не позволяет этого делать, определяйте функцию всегда перед main().