Вбудовані (inline) функції, порівняння з макровизначеннями, закриті функції

Вбудовані (inline) функції

Функції

Процедурно-орієнтоване програмування

А взявши програму логарифмічного степеню, можна обчислювати числа Фібоначчі з логарифмічною складністю (подумайте, як?)

 

void zet(double &y, double &x, int &k)

{

if (k)

{

if (k%2)

{

y*=x; k--;

}

else

{

x*=x; k/=2;

};

zet(y,x,k);

}

}

double power(double x, int n)

{

double y =1;

zet(y, x, n);

return y;

}

 

Існують, правда, задачі, складність яких не усувається, наприклад, знамениті Ханойські вежі

 

void Hanoi(int n, char a, char b, char c)

{

if (n)

{

Hanoi(n-1,a,c,b);

cout<<”from ”<<a<<”to ”<<b<<endl;

Hanoi(n-1,c,b,a);

}

}

 

Зміст визначення функції очевидний. Це повна характеристика її типу і її параметрів разом із повним текстом її команд, що служать реалізацією функції, наприклад,

 

 

int gcd (int m, int n)

{

while (m != n)

if m>n m=m-n; else n=n-m;

// m == n

return m;

}

 

 

достатню для того, щоб компілятор побудував об'єктний код функції.

 

Кожна функція визначається один раз, а використовується багато разів у різних файлах. Для компіляції викликів компілятору досить мати лише інформацію про кількість і типи параметрів, а також тип результату. Сам код тепер непотрібен. Він буде потрібен лише компонувальнику. Тому користуються оголошенням функції , яке ще називають її сигнатурою . Ось сигнатура попередньої функції

 

int gcd (int m, int n);

 

або навіть

 

int gcd (int, int);

 

яка читається так: ціла функція двох цілих параметрів. В цьому випадку виконання функції повинне закінчуватись командою виходу, параметром якої служитиме цілий вираз. Його значення і є результатом виконання функції.

 

Функція може не повертати значення. В цьому випадку її сигнатура починається словом void .

 

 

 

За способом виклику розрізняють функції відкриті і закриті. Вбудовані функції можна уявляти собі як багатократне повторення тексту функції по одній в кожному місці виклику. Так вхідний текст

 

z1 = gcd (x1, y1);

z2 = gcd (x2, y2);

 

 

в об'єктному коді перетвориться в щось на зразок

 

 

// z1 = gcd (x1, y1);

m = x1; n = y1;

while (m != n)

if m>n m=m-n; else n=n-m;

z1 = m;

 

// z2 = gcd (x2, y2);

m = x2; n = y2;

while (m != n)

if m>n m=m-n; else n=n-m;

z2 = m;

 

 

Тут синім кольором позначена передача значень фактичних параметрів формальним, а зеленим повернення результатів.

 

Компілятору можна дати підказку реалізувати функцію вбудованим способом

 

inline int gcd (int m, int n)

{

while (m != n)

if m>n m=m-n; else n=n-m;

// m=n

return m;

}

 

Дуже схожим до вбудованих функцій є механізм макровизначень. Різниця полягає лише в реалізації підготовчих дій.

 

Оскільки макровизначення обробляється макропроцесором, то обробка полягає у підстановці тексту фактичних параметрів на місце формальних.

Розглянемо простий приклад функції

 

 

int square ( int a)

{

return (a*a);

}

 

 

ЇЇ виклик y=square(x) перетвориться на команди

 

a=x;

 

y=a*a;

 

В той час як макровизначення

 

# define square (a) ( (a) * (a) )

 

приведе до тексту

 

y=(x)*(x);

 

на перший погляд коректного і навіть простішого.

 

Тепер розглянемо виклик

 

x = 1;

y=square(++x);

 

Використання функції дасть очікуваний результат

 

x = 1;

a=++x; // a == 2;

y=a*a; // y == 4, x == 2

 

 

тоді як з використанням макро матимемо дещо несподіваний результат

 

y=(++x)*(++x); // y == 9; x == 3

 

Справа в тому, що текстова підстановка параметрів не зовсім коректна, оскільки обчислення параметру може мати сторонній ефект. Проаналізуйте результати у випадку виклику y=square(x++);

 

І нарешті звичайний спосіб, відомий під назвою закритих процедур. Закритих тому, що для функції виготовляється окремий об’єктний код. Виклик функції проходить у такій послідовності. Спочатку обчислюються значення параметрів, запам’ятовується місце, з якого почнеться продовження обчислень після повернення з підпрограми. Далі виконується команда так званого переходу до підпрограми. Після виконання підпрограми відбувається повернення результату і передача керування в місце продовження обчислень. Умовно ця послідовність зображена на малюнку. Реально виклик відбувається дещо складніше оскільки в місці виклику невідомі імена параметрів (кажуть, що вони локалізовані в функції), а функцій не знає місця призначення результату. Тому в передачі бере участь ще одна допоміжна ланка — стек.

 

 

 

Тому насправді присвоєння формальним параметрам значень фактичних, наприклад, m=x відбувається розподілено: в місці виклику виконується команда покласти значення цілого виразу x до стеку, а в підпрограмі — команда дістати зі стеку ціле число та присвоїти його формальному параметру m. Так само повернення результату починається із запису значення формального параметра m в стек, а в місці повернення після виклику ціле число забирається зі стеку і присвоюється z.