Funciones y Parámetros -...

Funciones y Parámetros

! Funciones ! Concepto ! Argumentos

! Programa Principal ! Recursividad

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 © Francisco Rosales, Jose María Peña & Jesús Montes

Concepto de función


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


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


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)


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.


Función – declaración ■ Dice cómo se usarla ■ No dice cómo está hecha ■ Se declara su prototipo

unsigned factorial(unsigned);


Qué devuelve (tipo)

Qué hace (nombre)

Qué recibe (tipo)

Punto y coma

Función – invocación II int main(void) { cout <<"3! = "<<factorial(3)<<endl; cout <<"7! = "<<factorial(7)<<endl; return 0; }

■  Varias invocaciones a la misma función son independientes


Argumento

Función – definición unsigned factorial(unsigned n)

{

unsigned result = 1;

/* Recorre de n a 2 */

for (; n > 1; n--)

result = result * n;

return result;

}


Parámetro formal Variable local

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.


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


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;

}


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).


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


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 \0 r o

NULL argv[5]

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;

}


Ejercicio

Programe:

La función principal de un programa que

muestre el factorial de los números

del 0 al 20 inclusive


Solución

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void)

{

unsigned n;

for (n = 0; n <= 20; n++)

cout <<n<<"! = "<<factorial(n)<<endl;

return 0;

}


Ejercicio

Programe la siguiente función definida sobre

m y n naturales

binomial(m,n) = m! / (n!*(m-n)!)


Solución

unsigned binomial(unsigned m, unsigned n)

{

return factorial(m) / (factorial(n)*factorial(m-n));

}


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).


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.


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


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;

}


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;

}


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


Función – recursividad II ■ Estructura tipica de una función

recursiva:

tipo func_recursiva(...) {

...

if (!condición_parada) {

...

func_recursiva(...);

} else {

...

}

}


Ejercicio

Programe:

Una versión recursiva de la función:

factorial(0) = 1 factorial(n) = n * factorial(n-1)

Para n natural (entero no negativo)


Solución unsigned factorial(unsigned n)

{

if (n == 0)

n = 1;

else

n = n * factorial(n - 1);

return n;

}


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


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;

}


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


Herramientas de Desarrollo II

! Estructuración de código ! Compilación separada ! Archivador y bibliotecas ! Constructor y otras

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.


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).


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


Ficheros .h y .cpp ■  operaciones.h

int suma (int a, int b);

int factorial (int num);

■  operaciones.cpp

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;

}


Inclusión de Ficheros I ■  Los prototipos de las funciones usadas por varios

ficheros fuente se suelen definir en un fichero de cabecera

#include <iostream> Cabeceras del sistema #include "mis_func.h" Ficheros de cabecera locales.

Programación C++ 39

#include “aux.h” int main() { ...}

fich.cpp

int func1(int a); viod func2();

aux.h int func1(int a); viod func2(); int main() { ...} Preprocesamiento

© Francisco Rosales, Jose María Peña & Jesús Montes

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


Proceso de compilación


.cpp

Fichero Fuente

Preprocesamiento .cpp Paso a Ensamblador .s

.o

Ensamblado Compilación

.o .o .o .o

Enlazado

.a Bibliotecas

Fichero Ejecutable

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++ 43 © Francisco Rosales & Jose María Peña

Diagrama de fases

prim.h

prim.cpp

main.cpp

cmath

iostream

g++ -c

g++ -c

main.o

prim.o ld primes

cstdlib

libc.a

libm.a

Módulos de

usuario

Ficheros estándar

de cabecera

Compilación separada

Ficheros objeto

Bibliotecas estándar Montaje Ejecutable

Dependen

Fich Herram Producto

Auto

entre si

Leyenda

libstdc++.a

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


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


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


Constructor ■ Permite automatizar el proceso de

construcción de un programa que está convenientemente descompuesto en múltiples módulos ■ Herramienta make


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


Makefile I # Esto es un comentario CC=gcc # Esto son macros CFLAGS=-g OBJS2=test.o prim.o 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}


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


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


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