Fondamenti di Informatica II 3. Funzioni in C++ (parte 1)

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1 Introduzione alle funzioni in C++ Fondamenti di Informatica II 3. Funzioni in C++ (parte 1) Corso di Laurea in Ingegneria Informatica A.A Semestre Corso (A-M) int main() int n, fattoriale=1; cout << Inserire Numero: ; cin >> n; for (int i =2; i<=n; i++) fattoriale*=i; cout << n <<!= << fattoriale; E se esistesse una funzione fact per calcolare il fattoriale? int main() int n; cout << Inserire Numero: ; cin >> n; int fattoriale = fact(n); cout << n <<!= << fattoriale; Prof. Giovanni Pascoschi 2 Introduzione alle funzioni in C++ Programmazione modulare (top-down) int main() int n; cout << Inserire Numero: ; cin >> n; int fattoriale = fact(n); cout << n <<!= << fattoriale; int main()......; n fact fact(n) Problemi complessi Conviene suddividere il programma in sottoprogrammi piu semplici mediante la metodologia di sviluppo top-down ( divide et ìmpera ) Programmazione top-down Si parte nel definire le parti fondamentali del programma (top) per poi procedere al dettaglio di ogni singola parte (down) 3 4

2 Programmazione modulare (top-down) Programmazione modulare (vantaggi) Risoluzione equazione di 2 grado Astrazione procedurale Decomposizione di un problema in sottoproblemi Favorisce la progettazione top-down Calcolo del delta Risoluzione equazione di 1 grado Scrivi soluzioni Implementazione hiding Dettagli dell implementazione possono rimanere nascosti Non interessa come si risolve un problema Riutilizzo soluzioni già scritte per problemi ricorrenti Migliorare la leggibilità dei programmi Facilitare la manutenzione del software (manutenibilità) 5 6 Componenti in C++ Utilizzo di Funzioni Programma come composizione di componenti/moduli Moduli in C++: funzioni e classi possono essere pre-definiti o nuovi (custom) Pre-definiti: funzioni/classi della Standard Library Nuovi: definiti dal programmatore Dichiarazione di una funzione Definizione di una funzione Chiamata (o esecuzione) di una funzione Funzioni in C++ Funzioni Procedure (funzioni che non restituiscono un valore) Metodi (funzioni membro di una classe) 7 8

3 Dichiarazione di una funzione Struttura di un programma C++ (1. alternativa) Interfaccia, Signature (firma) o Prototipo della funzione tipo_ritornato Esempi: double trova(double); int max(int, int); void ricerca(void); nome_funzione(lista tipi parametri formali); Deve precedere la prima invocazione della funzione direttive del preprocessore funzione1( ) dichiarazione & definizione della funzione funzione n( ) int main ( ) dichiarazioni istruzioni 9 10 Struttura di un programma C++ (2. alternativa) Definizione di una funzione direttive del preprocessore dichiarazioni dei prototipi int main ( ) dichiarazioni istruzioni funzione1 definizione della funzione funzione n Sintassi tipo_ritornato nome_funzione(lista parametri formali) dichiarazioni istruzioni all interno del corpo della funzione i parametri formali vengono trattati come semplici variabili 11 12

4 Esempio di funzione Esempio di chiamata di una funzione int max(int a, int b) if( a > b ) else parametri formali Sintassi: nome_funzione (lista parametri attuali); N.B.: E preferibile usare nomi diversi tra i parametri attuali e formali per evitare confusioni.. int num1, num2, val; cout << Inserire i due numeri \n ; cin >> num1 >> num2; val = max(num1, num2); cout << Il valore piu grande e << val;. parametri attuali Chiamata di una funzione Istruzione return Cosa accade quando avviene la chiamata della funzione (invocazione)? 1. si associa ad ogni parametro formale il corrispondente parametro attuale (passaggio di parametri) Sintassi return espressione; return; 2. si interrompe l esecuzione della funzione chiamante 3. si eseguono le istruzioni della funzione chiamata 4. al termine della funzione si riprende l esecuzione del chiamante immediatamente successivo alla chiamata L istruzione return termina immediatamente l esecuzione della funzione e restituisce al chiamante il valore di espressione espressione puo essere una variabile o comunque una generica espressione (p.e. aritmetica calcolo di variabili o logica true/false) nel caso manchi espressione significa che non ritorna nulla alla funzione chiamante (funzione di tipo void) in questo caso si puo anche omettere l istruzione return la funzione si chiama anche procedura 15 16

5 Esempio 1 (senza prototipi) Esempio 1 (con prototipi) int max(int a, int b) if( a > b ) else int main () int num1, num2, val; cout << Inserire i due numeri \n ; cin >> num1 >> num2; val = max(num1, num2); cout << Il valore piu grande e << val; int max(int, int ); int main () int num1, num2, val; cout << Inserire I due numeri \n ; cin >> num1 >> num2; val = max(num1, num2); cout << Il valore piu grande è << val; int max(int a, int b) if( a > b ) else Esempio 2 Esempio 2 massimo tra 3 numeri interi int max3(int a, int b, int c) if( a >= b && a >=c ) else if( b >= c) else massimo = c; int max3(int a, int b, int c) if( a >= b && a >=c ) return a; else if( b >= c) return b; else return c; usiamo la funzione max() dell esempio 1 int max3(int a, int b, int c) massimo = max(a, b); massimo = max(massimo, c); in forma compatta diventa int max3(int a, int b, int c) return max(max(a,b),c); int max3(int a, int b, int c) massimo = max(max(a,b),c); 19 20

6 Variabili locali Variabili di blocco I parametri e le variabili dichiarate all interno della definizione di una funzione sono locali le variabili locali esistono solo all interno del corpo della funzione al termine dell esecuzione della funzione, le variabili locali cessano di esistere int max(int a, int b) if( a > b ) else E possibile dichiarare variabili che esistono solo all interno del corpo di un blocco (qualsiasi) int a, b; a = 3; b = a; a++; // errore perchè a non esiste piu Variabili globali Identificatori: Scope e Storage variabili dichiarate al di fuori di una definizione di funzione ogni funzione puo leggere/modificare una variabile globale int i; int main() int a, b, num1, num2; i = 3; a=funz(num1,num2); cout<<i; int funz(int x, int y) int prova;.. i++;. N.B.: anche il main è una funzione!! Attributi fondamentali di un identificatore (variabile/funzione): Visibilità (Scope) definisce i punti del programma in cui la variabile / funzione puo essere riferita (o usata) alcune variabili possono essere riferite in porzioni limitate di codice, altre in tutto il programma Memorizzazione (Storage) definisce quanto dura la permanenza in memoria di una variabile alcune variabili esistono per brevi periodi, altre sono create e distrutte ripetutamente, altre rimangono in memoria per l intera durata del programma 23 24

7 Regole di visibilità (Scope rules) Regole di visibilità (Scope rules) Le regole di visibilità definiscono in quali parti del programma gli identificatori possono essere usati variabili globali hanno visibilità globale variabili locali sono visibili solo all interno della funzione in cui sono dichiarate variabili di blocco sono visibili solo all interno del blocco in cui sono dichiarate In un programma esistono diversi ambienti: ambiente globale ambiente per ogni singola funzione (ambiente locale) ambiente per ogni blocco 1. Un identificatore non è visibile prima della sua dichiarazione 2.Un identificatore definito in un ambiente è visibile in tutti gli ambienti in esso contenuti 3.In ciascun ambiente un identificatore puo essere definito una sola volta 4.In ambienti diversi si puo definire lo stesso identificatore per denotare oggetti diversi 5.Se in un ambiente sono visibili due definizioni dello stesso identificatore, la definizione valida è quella dell ambiente piu vicino al punto di utilizzo Regole di visibilità (Scope rules) Regole di visibilità (Scope rules) In ambienti diversi si puo definire lo stesso identificatore per denotare oggetti diversi int i; int main() int a=5, b, c; b=8; i = 3; c=funz(a,7); cout<<i<<b; // stampa 8 int funz(int a, int b) int prova; prova = a * b; cout<<b; // stampa 7 i++;. return prova; N.B.: E consigliabile usare nomi diversi tra parametri attuali e formali Se in un ambiente sono visibili due definizioni dello stesso identificatore, la definizione valida è quella dell ambiente piu vicino al punto di utilizzo int main() int a=0, b=0; int a=2; cout<<a; // stampa 2 cout<<a // stampa

8 Regole di visibilità (shadowing) Memorizzazione (storage) float x; // variabile globale void A(); int main() x = 10.32; cout << x <<endl; // stampa? A(); cout << x <<endl; // stampa? void A() int x; // variabile locale x = 6; cout << x << endl; // stampa? la variabile locale x maschera/mette in ombra la variabile globale x (addirittura di tipo diverso), impedendone la visibilità nella funzione A() In C++ vengono introdotti 5 classificatori di classe di memorizzazione auto register static extern mutable (analizzato nel secondo modulo) Memorizzazione automatica (storage) Memorizzazione statica (storage) Memorizzazione automatica la variabile è creata ogni volta il programma entra nel blocco/funzione in cui è definita la variabile è distrutta quando il programma esce dal blocco/funzione in cui è definita auto : di default le variabili locali sono di tipo auto, quindi non viene quasi mai usato register : quando la variabile (solo locale e di solito solo int o char) deve essere usata in maniera pesante/frequente comunica al compilatore di gestirla in maniera piu efficiente (p.e. associandola a registri della CPU) maggiore velocità esecuzione Memorizzazione statica la variabile esiste per l intera durata del programma (lo spazio in memoria è allocato ed inizializzato una sola volta) static : variabili permanenti all interno di funzioni o di file; le variabili locali static sono note solo all interno della funzione in cui sono dichiarate e non vengono distrutte all uscita della funzione; le variabili globali static sono dichiarate solo all interno del file in cui si trovano.(in C++ si preferisce utilizzare i namespace anzichè le variabili globali static) extern : quando la variabile globale è definita in altri file (file esterni) 31 32

9 Esempio Memorizzazione statica (storage) Esempio Memorizzazione statica (storage) int series(void); // prototipo int series(void) static int series_num; // variabile locale static series_num = series_num+23; return series_num; // queste funzioni devono trovarsi nello stesso file static int series_num; // variabile globale static void series_start(int seed); // prototipo int series(void); // prototipo int series(void) series_num = series_num+23; return series_num; // inizializza series_num void series_start(int seed) series_num = seed; Riepilogo della lezione Fine della lezione Funzioni in C++ Programmazione modulare (top-down) Funzioni Visibilità delle variabili (scope rules) Memorizzazione delle variabili (storage) Domande? 35 36