11.1 標準ライブラリ関数 11.2 関数呼び出しのオーバーヘッド 11.3 大域変数 11.4 プロトタイプ宣言 11.5 関数引数

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1 11.1 標準ライブラリ関数 11.2 関数呼び出しのオーバーヘッド 11.3 大域変数 11.4 プロトタイプ宣言 11.5 関数引数
第11章 関数について 11.1 標準ライブラリ関数 11.2 関数呼び出しのオーバーヘッド 11.3 大域変数 11.4 プロトタイプ宣言 11.5 関数引数

2 11.1 標準ライブラリ関数 予め定義されており、ユーザが定義・作成しなくても使える関数 ヘッダ部に以下のマクロが必要
#include <stdio.h> ← printf, scanf等の入出力関数 #include <math.h> ← sqrt, sin等の数学関数

3 11.2 関数呼び出しのオーバーヘッド 関数を呼び出す時、実際の計算以外のことに使われるマシンへの余分な負荷をオーバーヘッドという
関数に渡されるデータのコピーを作るための実行時間や、そのためのメモリ消費など →　データ数が大量になると無視できなくなる 関数の呼び出し回数が少なくて済むプログラムに

4 プログラム例11.2.2 #include <stdio.h> double sum(double, double);
int main(void) { int count = 5; double a[] = {1.23, 2.34, 3.45, 4.56, 12.34}; double b[] = {4.56, 5.67, 6.78, 7.89, 19.2}; double c[50]; int i; for (i = 0; i < count; i++) { c[i] = sum(a[i], b[i]); printf("%6.2f %6.2f %6.2f\n", a[i], b[i], c[i]); } return 0; double sum(double x, double y) return (x + y); プロトタイプ宣言はこれでOK 関数 sum をデータの数だけ呼出している。 （その度にオーバーヘッドの時間がかかる ので、データが大量になるとバカにならない）

5 プログラム例11.2.3 関数sumの呼び出しは１回 #include <stdio.h>
void sum(int, double *, double *, double *); int main(void) { int count = 5; double a[] = {1.23, 2.34, 3.45, 4.56, 12.34}; double b[] = {4.56, 5.67, 6.78, 7.89, 19.2}; double c[50]; int i; sum(count, a, b, c); for (i = 0; i < count; i++) printf("%6.2f %6.2f %6.2f\n", a[i], b[i], c[i]); return 0; } void sum(int n, double *xp, double *yp, double *zp) for (i = 0; i < n; i++) { *zp = *xp + *yp; zp++; xp++; yp++; プロトタイプ宣言はこれでOK a と&a[0]は同じもの 関数sumの呼び出しは１回 ポインタの中味*zpは変化するが、 引数（ポインタ）自体は戻されない ふつうは zp[i] = xp[i] + yp[i] → 第12章

6 11.3 大域変数（global variable）
グローバル変数 全ての関数からアクセス可能な変数 10.4で学習した局所変数（local variable）とは対立する概念 →　以下の３つのプログラム例を参照

7 10.4 関数と変数の可視範囲 より引用 関数内で宣言した変数は、その関数内でのみ可視 アクセス可能 変数の可視範囲 ⇒ スコープ という
変数の可視範囲　⇒　スコープ　という ある関数の中でのみ通用する変数 　　　　　　　　⇒　局所変数　という

8 この a,b のスコープは scope_rule のみ
局所変数の例―プログラム例 ― mainとscope_ruleの両方で同じ変数a,bを用いても良い int main(void) { int a = 10, b = 30; printf(“関数呼び出し前 a = %d b = %d¥n”, a, b); scope_rule(); printf(“関数呼び出し後 a = %d b = %d¥n”, a, b); return 0; } void scope_rule(void) int a, b; a = 200; b = 400; printf(“関数内部では a = %d b = %d¥n”, a, b); この a,b のスコープは main のみ 同じ変数名 a,b でも、関数毎に 別々に変数領域が割り当てられる この a,b のスコープは scope_rule のみ

9 関数 sum や difference に引数は不要
大域変数の例―プログラム例 ― #include <stdio.h> void sum(void); void difference(void); double x, y; int main(void) { x = 12.5; y = 56.7; sum(); difference(); return 0; } void sum(void) printf(“和は %f¥n”, x + y); void difference(void) printf(“差は %f¥n”, x - y); この x,y のスコープは全ての関数 関数 sum や difference に引数は不要 関数 sum や difference で新たに変数宣言していない ので、x,y といえば、４行目で宣言された変数 x,y を指す 一見、便利！

10 混在する場合―プログラム例 11.3.2― 大域変数を使わないプログラミングを心がけよう! この u,v のスコープは全ての関数
#include <stdio.h> void scope_rule(void); int u, v; int main(void) { u = 10; v = 20; printf(“関数の呼び出し前 %d %d¥n”, u, v); scope_rule(); printf(“関数の呼び出し後 %d %d¥n”, u, v); return 0; } void scope_rule(void) u = 100; v = 200; printf(“関数内では %d %d¥n”, u, v); この u,v のスコープは全ての関数 混乱を招くので 乱用しない 関数内での局所変数名に大域変数名と同じ ものを用いても構わない。 この u,v のスコープは scope_rule のみ 大域変数を使わないプログラミングを心がけよう!

11 11.4 プロトタイプ宣言 プロトタイプ宣言とは？（教科書p.78参照） プログラム例 10.1.1 プロトタイプ宣言
#include <stdio.h> double sum(double x, double y); int main(void) { 　　・ } double sum(double x, double y) double z; z = x + y; return z; sum という関数を使う その詳細は後で定義 引数は double 型２個 戻り値は double 型 １行でこれだけの意味を持つ sum という関数の定義部

12 プログラム例 11.4.2 プロトタイプ宣言では、 関数の引数となる変数名は 省略できる 当然だが、関数定義では 仮引数は必要
#include <stdio.h> int foo(int, int, double); double bar(double, double); int main(void) { ...; return 0; } int foo(int u, int v, double w) double bar(double m, double n) プロトタイプ宣言では、 関数の引数となる変数名は 省略できる 当然だが、関数定義では 仮引数は必要

13 11.5 関数引数 関数の引数として、関数へのポインタも使える これまでに習ってきた例：実数 x,y が引数
プログラム例 より double integral(double lower, double upper, int n, double (*f)(double)) { double h, sum; int i; sum = 0.0; 　　・ } 変数なら　　 double f ポインタなら double *f となるところ… これまでに習ってきた例：実数 x,y が引数 プログラム例 より double sum(double x, double y) { double z; z = x + y; return z; }

14 11.5 関数引数 プログラム例 11.5.1 #include <stdio.h>
#include <math.h> double circle(double); double parabola(double); double integral(double, double, int, double (*f)(double)); int main(void) { printf("%f¥n", integral(0.0, 1.0, 100, circle)); printf("%f¥n", integral(0.0, 1.0, 100, parabola)); return 0; } double型関数へのポインタが 引数であることを意味する １行目では関数 circle を, ２行目では関数 parabola を 実引数としている 次のスライドに続く

15 プログラム例 11.5.1 関数 circle、関数 parabola と 関数 integral の関数定義部
double integral(double lower, double upper, int n, double (*f)(double)) { double h, sum; int i; sum = 0.0; h = (upper - lower) / n; for (i = 1; i < n; i++) sum += f(lower + i * h); return 0.5 * h * (2.0 * sum + f(lower) + f(upper)); } double circle(double x) return sqrt(1.0 - x * x ); double parabola(double x) return x * x; f(…)の部分では、main で呼ばれたときに 実引数となっている関数を呼び出す integral(…, circle) なら関数 circle を呼び、 integral(…, parabola) なら関数 parabola を呼ぶ

16 スキルアップタイム 1 以下はプログラム例11.2.2の改変。何を変えたか考えながら実行してみよう
#include <stdio.h> double sum(double x, double y); int k = 0; int main(void) { int i, count = 8; double a[] = {1.23, 2.34, 3.45, 4.56, 5.67, 6.78, 7.89, 8.91}; double b[] = {2.34, 3.45, 4.56, 5.67, 6.78, 7.89, 8.91, 1.23}; double c[8]; for (i = 0; i < count; i++) { c[i] = sum(a[i], b[i]); printf("%7.3f %7.3f %7.3f %3d\n", a[i], b[i], c[i], k); } return 0; double sum(double x, double y) k++; return (x + y);

17 スキルアップタイム 2 以下はプログラム例11.2.3の改変。何を変えたか考えながら実行してみよう
#include <stdio.h> void sum(int n, double *x, double *y, double *z); int k = 0; int main(void) { int i, count = 8; double a[] = {1.23, 2.34, 3.45, 4.56, 5.67, 6.78, 7.89, 8.91}; double b[] = {2.34, 3.45, 4.56, 5.67, 6.78, 7.89, 8.91, 1.23}; double c[8]; sum(count, a, b, c); for (i = 0; i < count; i++) printf("%7.3f %7.3f %7.3f %3d\n", a[i], b[i], c[i], k); return 0; } void sum(int n, double *xp, double *yp, double *zp) int i; k++; for (i = 0; i < n; i++) { *zp = *xp + *yp; zp++; xp++; yp++;

18 スキルアップタイム 3 Integral 台形公式 プログラム例11.5.1を、何を求めているのか良く考えながら実行してみよう 1
circle 0　　　　　　　1 1 parabola 台形公式 0　　　　　　　1