Функции - Язык программирования C++ для спортивного программирования

Функции - Язык программирования C++ для спортивного программирования

Вы вызываете функции с первой недели: main — функция, и max, min, abs и sqrt — тоже. Вы даёте max(4, 9) два числа, она делает свою работу, и вы получаете обратно одно число — не зная и не задумываясь, как она устроена внутри.

На этой неделе вы научитесь писать свои. Функция — это кусок кода с именем: его пишут один раз, а потом вызывают по имени сколько угодно раз. Программа перестаёт быть одной длинной main и превращается в несколько небольших частей, у каждой из которых одно дело.

Ваша первая функция

Вот функция, которая возводит число в квадрат:

Часть	Что означает
`int` (перед именем)	тип возвращаемого значения: функция отдаёт обратно `int`
`square`	имя функции
`(int x)`	параметр: переменная, которая получает значение, переданное при вызове
`{ … }`	тело: код, который выполняется при каждом вызове
`return x * x;`	завершает вызов и отдаёт значение обратно

Само определение функции ничего не выполняет. Её тело выполняется, когда кто-то её вызывает:

В square(7) значение 7 — это аргумент. При вызове создаётся параметр x и получает значение 7; тело вычисляет 49; return отдаёт 49 туда, откуда функцию вызвали, и square(7) в этом месте просто превращается в 49. Параметры — это переменные в определении функции; аргументы — значения в конкретном вызове.

Где её писать. C++ читает файл сверху вниз, и функция должна быть известна раньше строки, которая её вызывает. Пишите функции над main. Вот целая программа, написанная так, для такой задачи:

Даны три целых числа. Выведите наибольшее из них.

У bigger два параметра, через запятую. Параметров у функции может быть столько, сколько ей нужно, и каждый вызов должен передать ровно столько же аргументов, в том же порядке. Для 4 17 9 программа печатает 17.

Что происходит при вызове

Когда main доходит до вызова, она останавливается. Функция начинает работу с совершенно новыми параметрами, в которые записаны значения аргументов, и выполняется до return. Затем её переменные исчезают, а main продолжает с того места, где остановилась, — и на месте вызова стоит возвращённое значение. Повторный вызов функции начинается с чистого листа: новые параметры, и ничего не осталось с прошлого раза.

Пройдите по шагам bigger(bigger(3, 9), 5) и следите за стеком вызовов — это список вызовов, которые уже начались, но ещё не закончились. Сначала выполняется внутренний вызов, и его ответ становится аргументом внешнего.

bigger(bigger(3, 9), 5): сначала внутренний вызов

C++

1#include <bits/stdc++.h>

2using namespace std;

3

4int bigger(int a, int b) {

5 if (a > b) {

6 return a;

7 }

8 return b;

9}

10

11int main() {

12 ios_base::sync_with_stdio(false);

13 cin.tie(NULL);

14

15 cout << bigger(bigger(3, 9), 5) << "\n";

16 return 0;

17}

Начинаем в main()

строка 11

Программа начинается в main(). Функция bigger только определена выше — в ней пока ничего не выполнялось.

стек вызовов

main()

a—b—

1 / 9

return

return завершает функцию сразу: всё, что после него, не выполняется. В функции может быть несколько return, и срабатывает первый, до которого дошло дело. Поэтому особые случаи удобно разбирать в самом начале:

Тип возвращаемого значения может быть любым из известных вам типов. Функция, которая отвечает на вопрос «да или нет», возвращает bool, и её вызов можно сразу поставить в if:

Когда значения могут быть большими, возвращайте long long и принимайте параметры типа long long — типы работают ровно так же, как у переменных. Функция, которая возвращает int, обрезает свой ответ до int, какими бы большими ни были числа внутри неё.

Каждый путь выполнения функции, у которой есть тип возвращаемого значения, должен дойти до return. Если какой-то путь до него не доходит, компилятор только предупреждает, программа всё равно запускается, и такой вызов возвращает мусор — или программа падает. Не выключайте предупреждения и читайте их.

void: функции, которые только что-то делают

Некоторые функции ничего не вычисляют — они только что-то печатают. Их тип возвращаемого значения — void, «ничего». Вот программа с такой функцией:

Дано число n. Нарисуйте из знаков # лесенку высотой n строк, которая поднимается слева направо.

Для 4 программа печатает:

Функцию типа void вызывают отдельной инструкцией, например printRow(i, '#');. Значения у неё нет, поэтому int k = printRow(3, '#'); не компилируется. Внутри неё return; без значения досрочно завершает вызов.

Теперь побудьте компьютером. Каждая машина ниже — это функция: положите значение внутрь и скажите, что выйдет, раньше, чем это сделает машина.

Машина-функция

Функция с циклом внутри

В теле функции может быть всё то же, что и в main: переменные, if, циклы. Подсчёт цифр числа — цикл, который вы уже знаете, а в виде функции он получает имя, и его можно использовать где угодно:

В первой строке дано q, а в следующей — q целых чисел от 0 до 10¹⁸. Для каждого числа выведите, сколько в нём цифр.

Для q = 4 и чисел 7 2026 0 100000 программа печатает 1 4 1 6. Обратите внимание на две вещи. Для digitCount(0) нужен свой return 1 — цикл не насчитал бы ни одной цифры. И цикл меняет n, но это n принадлежит функции: x в main остаётся нетронутым. Почему так — тема следующего урока.

Функции могут вызывать другие функции. Когда есть bigger, наибольшее из трёх чисел — это одна строка:

Зачем всё это?

Проверьте себя

   #
  ##
 ###
####

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int bigger(int a, int b) {      // получает два числа, возвращает одно
    if (a > b) {
        return a;
    }
    return b;
}

int main() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(NULL);

    int x, y, z;
    cin >> x >> y >> z;
    cout << bigger(bigger(x, y), z) << "\n";   // сначала выполняется внутренний вызов
    return 0;
}

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

void printRow(int count, char c) {   // void: функция печатает и ничего не возвращает
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        cout << c;
    }
}

int main() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(NULL);

    int n;
    cin >> n;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        printRow(n - i, ' ');   // пробелы сдвигают ступеньку вправо
        printRow(i, '#');
        cout << "\n";
    }
    return 0;
}

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int digitCount(long long n) {
    if (n == 0) {
        return 1;               // 0 записывается одной цифрой
    }
    int count = 0;
    while (n > 0) {
        count++;
        n /= 10;                // у функции своя копия n
    }
    return count;
}

int main() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(NULL);

    int q;
    cin >> q;
    for (int i = 0; i < q; i++) {
        long long x;
        cin >> x;
        cout << digitCount(x) << " ";
    }
    cout << "\n";
    return 0;
}