Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

В дальнейшем мы увидим много примеров, в которых следует руководствоваться этими соображениями. Обратите внимание на то, что в реальных программах используются тысячи функций и даже несколько сотен тысяч функций. Очевидно, что мы никогда не сможем понять такие программы, если их части (т.е. фрагменты вычислений) не будут отделены друг от друга и не получат имен. Кроме того, как мы вскоре убедимся, многие функции часто оказываются полезными в разных ситуациях, и повторять один и тот же код каждый раз довольно утомительно. Например, вы, конечно, можете писать выражения вида x*x, или 7*7, или (x+7)*(x+7), а не square(x), square(7) или square(x+7). Однако функция square сильно упрощает такие вычисления. Рассмотрим теперь извлечение квадратного корня (в языке С++ эта функция называется sqrt): можете написать выражение sqrt(x), или sqrt(7), или sqrt(x+7), а не повторять код, вычисляющий квадратный корень, запутывая программу. И еще один аргумент: можете даже не интересоваться, как именно вычисляется квадратный корень числа в функции sqrt(x), — достаточно просто передать функции аргумент x.

В разделе 8.5 мы рассмотрим множество технических деталей, связанных с функциями, а пока рассмотрим еще один пример. Если мы хотим действительно упростить цикл в функции main, то можно было бы написать такой код:

void print_square(int v)

{

  cout << v << '\t' << v*v << '\n';

}

int main

{

  for (int i = 0; i<100; ++i) print_square(i);

}

Почему же мы не использовали версию программы на основе функции print_square? Дело в том, что эта программа ненамного проще, чем версия, основанная на функции square, и, кроме того,

• функция print_square является слишком специализированной и вряд ли будет использована в другой программе, в то время как функция square, скорее всего, будет полезной для других пользователей;

• функция square не требует подробной документации, а функция print_square очевидно требует пояснений.

Функция print_square выполняет два логически отдельных действия:

• печатает числа;

• вычисляет квадраты.

Программы легче писать и понимать, если каждая функция выполняет отдельное логическое действие. По этой причине функция square является более предпочтительной.

В заключение попробуем ответить, почему мы использовали функцию square(i), а не выражение i*i, использованное в первой версии программы? Одной из целей функций является упрощение кода путем распределения сложных вычислений по именованным функциям, а для программы 1949 года еще не было аппаратного обеспечения, которое могло бы непосредственно выполнить операцию “умножить”. По этой причине в первоначальной версии этой программы выражение i*i представляло собой действительно сложное вычисление, как если бы вы выполняли его на бумаге. Кроме того, автор исходной версии, Дэвид Уилер, ввел понятие функций (впоследствии названных процедурами) в современном программировании, поэтому было вполне естественно, что он использовал их в своей программе.

ПОПРОБУЙТЕ

Реализуйте функцию square не используя оператор умножения; иначе говоря, выполните умножение x*x с помощью повторного сложения (начиная с переменной, равной нулю, и х раз добавляя к ней число x). Затем выполните версию первой программы, используя функцию square.

4.5.2. Объявления функций

Вы заметили, что вся информация, необходимая для вызова функции, содержится в первой строке ее объявления? Рассмотрим пример.

int square(int x)

Этой строки уже достаточно, чтобы написать инструкцию

int x = square(44);

На самом деле нам не обязательно заглядывать в тело функции. В реальных программах мы часто не хотим углубляться в детали реализации тела функции. Зачем нам знать, что написано в теле стандартной функции sqrt? Мы знаем, что она извлекает квадратный корень из своего аргумента. А зачем нам знать, как устроено тело функции square? Разумеется, в нас может разжечься любопытство. Но в подавляющем большинстве ситуаций достаточно знать, как вызвать функцию, взглянув на ее определение. К счастью, в языке С++ существует способ, позволяющий получить эту информацию, не заглядывая в тело функции. Эта конструкция называется объявлением функции.

int square(int);      // объявление функции square

double sqrt(double);  // объявление функции sqrt

Обратите внимание на завершающие точку с запятой. Они используются в объявлении функции вместо ее тела, заданного в определении.

int square(int x) // определение функции square

{

  return x*x;

}