Функции

Две функции ты уже хорошо знаешь: main, с которой начинается любая программа, и printf, которая выводит текст. Большие программы состоят из сотен маленьких функций: одна считает баллы, другая печатает таблицу, третья читает файл. Каждая функция выполняет одну задачу, пишется один раз и вызывается сколько угодно раз. А найденную ошибку достаточно исправить в одном месте.

Как устроена функция

• Тип результата — тип значения, которое возвращает функция (int, double…). Для функции, которая ничего не возвращает, пишут void.
• Имя — название, которое говорит, что делает функция, например max или print_line.
• Параметры — входные значения в скобках вместе с их типами: (int a, int b). Если параметров нет, пишут (void).
• Тело — код между фигурными скобками. return возвращает результат в место вызова и сразу завершает функцию.

Компилятор C читает файл сверху вниз. Если main вызывает функцию раньше, чем она определена, компилятор должен знать о ней заранее. Для этого в начале файла пишут прототип — заголовок функции с ; в конце.

#include <stdio.h>

int max(int a, int b);
double average(int a, int b, int c);

int main(void) {
    printf("Max: %d\n", max(12, 31));
    printf("Average: %.2f\n", average(5, 4, 4));
    return 0;
}

int max(int a, int b) {
    if (a > b) {
        return a;
    }
    return b;
}

double average(int a, int b, int c) {
    return (a + b + c) / 3.0;
}

Max: 31
Average: 4.33

Функции void и передача по значению

Некоторые функции ничего не возвращают, а просто выполняют работу, например рисуют линию на экране. Их тип результата — void. Программа ниже показывает и очень важное правило: в C аргументы передаются по значению. Функция получает не саму переменную, а её копию, поэтому изменение параметра не влияет на переменную вызывающей стороны.

#include <stdio.h>

void print_line(int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("-");
    }
    printf("\n");
}

void try_to_change(int x) {
    x = 100;
    printf("Inside: x = %d\n", x);
}

int main(void) {
    int x = 5;
    print_line(12);
    try_to_change(x);
    printf("Outside: x = %d\n", x);
    print_line(12);
    return 0;
}

------------
Inside: x = 100
Outside: x = 5
------------

Не каждую функцию нужно писать самому. В заголовке math.h стандартной библиотеки есть готовые математические функции: sqrt (квадратный корень), pow (степень), fabs (модуль) и другие. Они принимают и возвращают double. В Linux при компиляции такой программы может понадобиться добавить в конце -lm.

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
    printf("%.2f\n", sqrt(16.0));
    printf("%.0f\n", pow(2, 10));
    printf("%.1f\n", fabs(-7.5));
    return 0;
}

4.00
1024
7.5

Рекурсия: функция, вызывающая саму себя

Функция может вызывать и саму себя — это называется рекурсией. У рекурсивной функции две части: базовый случай, который решает задачу сразу, и рекурсивный шаг, который немного уменьшает задачу и снова вызывает функцию. Классический пример — факториал: n! = n · (n − 1)!, а базовый случай — 1! = 1.

#include <stdio.h>

long long factorial(int n) {
    if (n <= 1) {
        return 1;
    }
    return n * factorial(n - 1);
}

int main(void) {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        printf("%d! = %lld\n", i, factorial(i));
    }
    printf("20! = %lld\n", factorial(20));
    return 0;
}

1! = 1
2! = 2
3! = 6
4! = 24
5! = 120
20! = 2432902008176640000