Функции в языке C++

1. Что такое функция и где её писать

Функция — это именованный фрагмент программы, который выполняет некоторую задачу.
Функции позволяют:

• разбивать программу на логические части;
• избегать повторения кода;
• делать программу более понятной и удобной для сопровождения.

Где писать функции

В C++ функция должна быть объявлена (или определена) до места своего первого вызова.
На практике это означает, что все пользовательские функции обычно пишут до функции int main().

Простейший пример функции:

#include <iostream>
using namespace std;

int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int x = sum(3, 5);
    cout << x;
}

Здесь:

• функция sum объявлена до main;
• в main она вызывается как обычная команда: sum(3, 5).

Вызов функции

При вызове функции:

• управление передаётся в тело функции;
• аргументы подставляются вместо параметров;
• после выполнения return управление возвращается в место вызова.

2. Сигнатура функции

Сигнатура функции — это набор характеристик, по которым компилятор отличает одну функцию от другой.

В сигнатуру входят:

• имя функции;
• количество аргументов;
• типы аргументов;
• порядок аргументов.

Тип возвращаемого значения не входит в сигнатуру.

Если функция ничего не должна возвращать, в качестве типа возвращаемого значения указывается void.

void print_sum(int a, int b) {
    cout << a + b;
}

Если же функция объявлена, например, с типом int, но из неё ничего не возвращается, это является ошибкой.

int f() {
    int x = 5;
    // return отсутствует — ошибка
}

Перегрузка функций

В C++ можно иметь несколько функций с одинаковым именем, если их сигнатуры различаются.

Пример:

int min(int a, int b) {
    if (a < b) {
        return a;
    } else {
        return b;
    }
}

int min(int a, int b, int c) {
    return min(min(a, b), c);
}

Здесь:

• min(int, int) — минимум из двух чисел;
• min(int, int, int) — минимум из трёх чисел;
• вторая функция использует первую.

Так написать нельзя:

long long min(int a, int b) {
    if (a < b) {
        return a;
    } else {
        return b;
    }
}

Почему?
Потому что сигнатура у неё такая же, как у int min(int, int) — имя и аргументы совпадают, а возвращаемый тип не учитывается.

3. Передача аргументов: по значению и по ссылке

Передача по значению

Если аргумент передаётся по значению, то в функцию попадает копия переменной.

void abs_value(int x) {
    if (x < 0) {
        x = -x;
    }
}

int main() {
    int a = -5;
    abs_value(a);
    cout << a; // выведет -5
}

Здесь:

• x — копия a;
• изменения x не влияют на a.

Передача по ссылке

Если аргумент передаётся по ссылке, функция работает с исходной переменной.

void abs_value(int& x) {
    if (x < 0) {
        x = -x;
    }
}

int main() {
    int a = -5;
    abs_value(a);
    cout << a; // выведет 5
}

Здесь:

• x — это другое имя для a;
• изменения внутри функции меняют переменную в main.

Передача по ссылке используется, когда:

• нужно изменить аргумент;
• нужно избежать копирования больших объектов.

4. Локальные и глобальные переменные

Локальные переменные

Локальные переменные объявляются внутри функции и:

• существуют только во время работы этой функции;
• недоступны другим функциям.

void f() {
    int x = 10; // локальная переменная
}

Каждая функция имеет свои собственные локальные переменные.
Функции не делят локальные переменные между собой.

Глобальные переменные

Глобальные переменные объявляются вне всех функций и доступны везде.

int N = 100;

void f() {
    cout << N;
}

Использование глобальных переменных считается плохой практикой, потому что:

• усложняет понимание программы;
• делает код менее надёжным.

Допустимое и рекомендуемое применение — глобальные константы:

const int MAXN = 100000;

5. Рекурсия

Рекурсия — это ситуация, когда функция вызывает саму себя.

Любая рекурсивная функция должна иметь:

• базовый случай — условие остановки;
• рекурсивный вызов, который приближает к базовому случаю.

Пример 1: вывод чисел от 1 до n

void print_up(int n) {
    if (n == 0) {
        return;
    }
    print_up(n - 1);
    cout << n << " ";
}

Работа функции:

• сначала вызывается print_up(n - 1);
• затем выводится текущее n.

Результат: 1 2 3 ... n

Пример 2: вывод чисел от n до 1

void print_down(int n) {
    if (n == 0) {
        return;
    }
    cout << n << " ";
    print_down(n - 1);
}

Результат: n n-1 ... 1

Замечание о рекурсии

• Рекурсия обычно менее эффективна, чем циклы (по памяти и скорости).
• В реальных программах её часто избегают.
• Однако в олимпиадных задачах рекурсия:
  • делает решение проще и нагляднее;
  • помогает выразить идею задачи напрямую.

Поэтому рекурсию важно знать и понимать, даже если не всегда использовать.

← Вернуться на главную