Как сделать отдельный файл с функциями си

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 04.10.2024

Пожалуйста, приостановите работу AdBlock на этом сайте.

Итак, зачем нужны пользовательские функции? Пользовательские функции нужны для того, чтобы программистам было проще писать программы.

Отличие лишь в том, что отдельные кусочки нашей основной программы (в частности, повторяющиеся) мы будем записывать в виде отдельных функций (подпрограмм, процедур) и по мере необходимости их вызывать. По сути, программа теперь будет описывать взаимодействие различных функций.

В принципе, мы уже используем эту парадигму. Если вам пока ещё не совсем ясно, почему это проще, то просто представьте, что вместо того чтобы вызвать функцию exp(x) из заголовочного файла math.h вам каждый раз необходимо было бы описывать подробно, как вычислить значение этой функции.

Итак, в этом уроке мы подробно обсудим то, как функции устроены изнутри. А также научимся создавать свои собственные пользовательские функции.

Как устроены функции

Вспомним информацию с первого урока. Все функции, в том числе и те, которые пишет пользователь, устроены сходным образом. У них имеется две основных составных части: заголовок функции и тело функции.

С телом функции всё ясно: там описывается алгоритм работы функции. Давайте разберёмся с заголовком. Он состоит из трёх обязательных частей:

тип возвращаемого значения;
имя функции;
аргументы функции.

Сначала записывается тип возвращаемого значения, например, int , как в функции main . Если функция не должна возвращать никакое значение в программу, то на этом месте пишется ключевое слово void . Казалось бы, что раз функция ничего не возвращает, то и не нужно ничего писать. Раньше, кстати, в языке Си так и было сделано, но потом для единообразия всё-таки добавили. Сейчас современные компиляторы будут выдавать предупреждения/ошибки, если вы не укажете тип возвращаемого значения.
В некоторых языках программирования функции, которые не возвращают никакого значения, называют процедурами (например, pascal). Более того, для создания функций и процедур предусмотрен различный синтаксис. В языке Си такой дискриминации нет.

После типа возвращаемого значения записывается имя функции. Ну а уж после имени указываются типы и количество аргументов, которые передаются в функцию.

Давайте посмотрим на заголовки уже знакомых нам функций.

Как создать свою функцию

Для того чтобы создать свою функцию, необходимо её полностью описать. Тут действует общее правило: прежде чем использовать – объяви и опиши, как должно работать. Для этого вернёмся к схеме структуры программы на языке Си, которая у нас была в самом первом уроке. Отметим на ней те места, где можно описывать функции.

Рис.1 Уточнение структуры программы. Объявление функций.

Как видите, имеется аж два места, где это можно сделать.

Давайте посмотрим на пример, который иллюстрируют создание пользовательской функции вычисления максимального из двух чисел.

Давайте я подробно опишу, как будет работать эта программа. Выполняется тело функции main . Создются целые переменные x , y и m . В переменные x и y считываются данные с клавиатуры. Допустим мы ввели 3 5 , тогда x = 3 , y = 5 . Это вам всё и так должно быть понятно. Теперь следующая строчка

Переменной m надо присвоить то, что находится справа от знака = . Там у нас указано имя функции, которую мы создали сами. Компьютер ищет объявление и описание этой функции. Оно находится выше. Согласно этому объявлению данная функция должна принять два целочисленных значения. В нашем случае это значения, записанные в переменных x и y . Т.е. числа 3 и 5 . Обратите внимание, что в функцию передаются не сами переменные x и y , а только значения (два числа), которые в них хранятся. То, что на самом деле передаётся в функцию при её вызове в программе, называется фактическими параметрами функции.

Теперь начинает выполняться функция max_num . Первым делом для каждого параметра, описанного в заголовке функции, создается отдельная временная переменная. В нашем случае создаются две целочисленных переменных с именами a и b . Этим переменным присваиваются значения фактических параметров. Сами же параметры, описанные в заголовке функции, называются формальными параметрами. Итак, формальным параметрам a и b присваиваются значения фактических параметров 3 и 5 соответственно. Теперь a = 3 , b = 5 . Дальше внутри функции мы можем работать с этими переменными так, как будто они обычные переменные.

Создаётся целочисленная переменная с именем max , ей присваивается значение b . Дальше проверяется условие a > b . Если оно истинно, то значение в переменной max следует заменить на a .

Далее следует оператор return , который возвращает в вызывающую программу (функцию main ) значение, записанное в переменной max , т.е. 5 . После чего переменные a , b и max удаляются из памяти. А мы возвращаемся к строке

Функция max_num вернула значение 5 , значит теперь справа от знака = записано 5 . Это значение записывается в переменную m. Дальше на экран выводится строчка, и программа завершается.

Внимательно прочитайте последние 4 абазаца ещё раз, чтобы до конца уяснить, как работает программа.

А я пока расскажу, зачем нужен нижний блок описания функций. Представьте себе, что в вашей программе вы написали 20 небольших функций. И все они описаны перед функцией main . Не очень-то удобно добираться до основной программы так долго. Чтобы решить эту проблему, функции можно описывать в нижнем блоке.

Но просто так перенести туда полностью код функции не удастся, т.к. тогда нарушится правило: прежде чем что-то использовать, необходимо это объявить. Чтобы избежать подобной проблемы, необходимо использовать прототип функции.

Прототип функции полностью повторяет заголовок функции, после которого стоит ; . Указав прототип в верхнем блоке, в нижнем мы уже можем полностью описать функцию. Для примера выше это могло бы выглядеть так:

Всё очень просто. Обратите внимание, что у прототипа функции можно не указывать имена формальных параметров, достаточно просто указать их типы. В примере выше я именно так и сделал.

Практика

Решите предложенные задачи:

Для удобства работы сразу переходите в полноэкранный режим

Поскольку все мы знаем, что файлы с расширением .h называются заголовочными файлами в C. Эти заголовочные файлы, как правило, содержат объявления функций, которые мы можем использовать в нашей основной программе на C, например, например, для этого необходимо включить stdio.h в нашу программу на C использовать функцию printf () в программе. Возникает вопрос: можно ли создать собственный заголовочный файл?

Ответ на вышесказанное — да . Заголовочные файлы — это просто файлы, в которых вы можете объявить свои собственные функции, которые вы можете использовать в своей основной программе, или их можно использовать при написании больших программ на Си.
ПРИМЕЧАНИЕ. Обычно заголовочные файлы содержат определения типов данных, прототипов функций и команд препроцессора языка Си.

Ниже приведен краткий пример создания собственного заголовочного файла и его использования соответствующим образом.

// Не рекомендуется помещать определения функций
// в заголовочном файле. В идеале должно быть только
// объявления функций. Назначение этого кода
// только для демонстрации работы заголовочных файлов.

void add( int a, int b)

printf ( "Added value=%d\n" , a + b);

void multiply( int a, int b)

printf ( "Multiplied value=%d\n" , a * b);

/ * Это вызывает функцию add, написанную в myhead.h

и, следовательно, нет ошибки компиляции. * /

// То же самое для функции умножения в myhead.h

printf ( "BYE!See you Soon" );

ПРИМЕЧАНИЕ. Приведенный выше код успешно компилируется и печатает приведенный выше вывод только в том случае, если вы создали файл заголовка и сохранили его в той же папке, в которой был сохранен указанный выше файл c.

Важные моменты:
Создание заголовочных файлов обычно требуется при написании больших программ на C, чтобы модули могли совместно использовать определения функций, прототипы и т. Д.

Объявления функций и типов, глобальные переменные, структурные объявления и, в некоторых случаях, встроенные функции; определения, которые должны быть централизованы в одном файле.
В заголовочном файле не используйте избыточные или другие заголовочные файлы; только минимальный набор утверждений.
Не помещайте определения функций в заголовок. Поместите эти вещи в отдельный файл .c.
Включите объявления для функций и переменных, определения которых будут видны компоновщику. Кроме того, определения структур данных и перечислений, которые совместно используются несколькими исходными файлами.
Короче говоря, ставьте только то, что необходимо, и сохраняйте заголовок файла сжатым.

Эта статья просто для того, чтобы дать вам представление о создании заголовочных файлов и их использовании, но на самом деле это не то, что происходит, когда вы пишете большую программу на Си. Создание заголовочных файлов обычно требуется при написании больших программ на C, чтобы модули могли совместно использовать определения функций, прототипы и т. Д.

Пожалуйста, пишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или вы хотите поделиться дополнительной информацией по обсуждаемой выше теме.

Системные подключаемые файлы используются для определения интерфейсов к составляющим операционной системы. Они подключаются для предоставления объявлений и определений, требуемых для работы с системными вызовами и библиотеками.
Подключаемые файлы пользователя содержат определения для интерфейсов между исходными файлами программы.

Обычно подключаемые файлы заканчиваются на '.h' и следует избегать использования других стандартов.

Эта модификация используется для подключения системных файлов. При ее выполнении производится поиск файла с именем FILE в списке указанных заранее каталогов, а затем в стандартном списке системных каталогов. С помощью опции '-I' указываются каталоги для поиска подключаемых файлов. Опция '-nostdinc' запрещает поиск в стандартных системных каталогах и производит поиск только в указанных каталогах.

Аргумент FILE не может содержать символа '>', хотя он может содержать символ '

Эта модификация применяется для подключаемых файлов для программ пользователя. Сначала файл FILE просматривается в текущем каталоге, а затем в каталогах для системных подключаемых файлов. Текущим каталогом является каталог текущего обрабатываемого файла. Он просматривается в первую очередь, так как предполагается, что в нем находятся файлы, имеющие отношение к текущему обрабатываемому файлу. (Если указана опция '-I-', то текущий каталог не просматривается.)

Эта возможность позволяет определять макросы, что дает возможность изменять имена подключаемых файлов. Эта возможность, например, используется при переносе программ с одной операционной системы на другие, где требуются разные подключаемые файлы.

Для подключаемых файлов нет ограничений на объявления и макроопределения. Любой фрагмент С программы может быть включен в другой файл. Подключаемый файл может даже содержать начало выражения, заканчивающееся в исходном файле или окончание выражения, начало которого находится в исходном файле. Хотя комметарии и строковые константы не могут начинаться подключаемом файле и продолжаться в исходном файле. Не завершенный комментарий, стороковая или символьная константа в подключаемом файле приводят к возникновению ошибки в конце файла.

Подключаемый файл может содержать начало или окончание сиснтаксической конструкции, такой как определение функции.

Часто случается, что подключаемый файл включает в себя другой файл. Это может привести к тому, что отдельный файл будет подключаться неоднократно, что может привести к возникновению ошибок, если файл определяет типы структур или определения типов. Поэтому следует избегать многократного подключения файлов.

Обычно это достигается путем заключения в условие всего содержимого этого файла, как показано ниже:

Макрос 'FILE_FOO_SEEN' указывает на то, что файл уже однажды вкючался. В подключаемых файлах пользователя макрос не должен начинаться с символа '_'. В системных подключаемых файлах его имя не должно начинаться с символа '__' во избежание возникновения конфликтов с программами пользователя. Каким бы ни был файл, имя макроса должно содержать имя файла и некоторый дополнительный текст во избежание вознкновения конфликтов с другими подключаемыми файлами.

"Наследование" это то, что происходит, когда какой либо объект или файл образует некоторую часть своего содержимого путем виртуального копирования из другого объекта или файла. В случае подключаемых С файлов наследование означает, что один файл включает другой файл, а затем заменяет или добавляет что-либо.

Иногда необходимо чтобы у наследуемого и основного подключаемого файла были одинаковые имена.

Например, предположим, что прикладная программа использует системный подключаемый файл 'sys/signal.h', но версия файла '/usr/include/sys/signal.h' на данной системе выполняет того, что требуется в прикладной программе. Будет удобнее определить локальную версию, возможно с именем '/usr/local/include/sys/signal.h' для замены или добавления к версии, поставляемой с системой.

Существуют помимо файлов исходников (или реализации), стандартно имеющие расширение .cpp , файлы, называемые заголовочными; они имеют расширение .h . Это позволяет разбить программу на фрагменты, логически и функционально связанные; размещать их в разных папках, которые объединяют логически несколько файлов в один пакет и т.д.

Возьмём последний пример из статьи про классы.

Вынесем класс в заголвочный файл, у нас получится следующее:

Выносим реализацию в отдельный файл и получаем проект из 3-х файлов (main.cpp не изменяется):

При реализации класса нам обязательно указывать название функции так: [Возвращаемое значеие] [Имя класса]::[Имя функции и аргументы] .

Теги: Функции в си, прототип, описание, определение, вызов. Формальные параметры и фактические параметры. Аргументы функции, передача по значению, передача по указателю. Возврат значения.

Введение

Ч ем дальше мы изучаем си, тем больше становятся программы. Мы собираем все действия в одну функцию main и по несколько раз копируем одни и те же действия, создаём десятки переменных с уникальными именами. Наши программы распухают и становятся всё менее и менее понятными, ветвления становятся всё длиннее и ветвистее.

Но из сложившейся ситуации есть выход! Теперь мы научимся создавать функции на си. Функции, во-первых, помогут выделить в отдельные подпрограммы дублирующийся код, во-вторых, помогут логически разбить программу на части, в-третьих, с функциями в си связано много особенностей, которые позволят использовать новые подходы к структурированию приложений.

Функция – это именованная часть программы, которая может быть многократно вызвана из другого участка программы (в котором эта функция видна). Функция может принимать фиксированное либо переменное число аргументов, а может не иметь аргументов. Функция может как возвращать значение, так и быть пустой (void) и ничего не возвращать.

Мы уже знакомы с многими функциями и знаем, как их вызывать – это функции библиотек stdio, stdlib, string, conio и пр. Более того, main – это тоже функция. Она отличается от остальных только тем, что является точкой входа при запуске приложения.
Функция в си определяется в глобальном контексте. Синтаксис функции:

Самый простой пример – функция, которая принимает число типа float и возвращает квадрат этого числа

Внутри функции sqr мы создали локальную переменную, которой присвоили значение аргумента. В качестве аргумента функции передали число 9,3. Служебное слово return возвращает значение переменной tmp. Можно переписать функцию следующим образом:

В данном случае сначала будет выполнено умножение, а после этого возврат значения. В том случае, если функция ничего не возвращает, типом возвращаемого значения будет void. Например, функция, которая печатает квадрат числа:

в данном случа return означает выход из функции. Если функция ничего не возвращает, то return можно не писать. Тогда функция доработает до конца и произойдёт возврат управления вызывающей функции.

Если функция не принимает аргументов, то скобки оставляют пустыми. Можно также написать слово void:

Формальные и фактические параметры

П ри объявлении функции указываются формальные параметры, которые потом используются внутри самой функции. При вызове функции мы используем фактические параметры. Фактическими параметрами могут быть переменные любого подходящего типа или константы.

Например, пусть есть функция, которая возвращает квадрат числа и функция, которая суммирует два числа.

Обращаю внимание, что приведение типов просиходит неявно и только тогда, когда это возможно. Если функция получает число в качестве аргумента, то нельзя ей передать переменную строку, например "20" и т.д. Вообще, лучше всегда использовать верный тип или явно приводить тип к нужному.
Если функция возвращает значение, то оно не обязательно должно быть сохранено. Например, мы пользуемся функцией getch, которая считывает символ и возвращает его.

Передача аргументов

При передаче аргументов происходит их копирование. Это значит, что любые изменения, которые функция производит над переменными, имеют место быть только внутри функции. Например

Программы выведет
200
100
200
Понятно почему. Внутри функции мы работаем с переменной x, которая является копией переменной d. Мы изменяем локальную копию, но сама переменная d при этом не меняется. После выхода из функции локальная переменная будет уничтожена. Переменная d при этом никак не изменится.
Каким образом тогда можно изменить переменную? Для этого нужно передать адрес этой переменной. Перепишем функцию, чтобы она принимала указатель типа int

Вот теперь программа выводит
200
100
100
Здесь также была создана локальная переменная, но так как передан был адрес, то мы изменили значение переменной d, используя её адрес в оперативной памяти.

В программировании первый способ передачи параметров называют передачей по значению, второй – передачей по указателю. Запомните простое правило: если вы хотите изменить переменную, необходимо передавать функции указатель на эту переменную. Следовательно, чтобы изменить указатель, необходимо передавать указатель на указатель и т.д. Например, напишем функцию, которая будет принимать размер массива типа int и создавать его. С первого взгляда, функция должна выглядеть как-то так:

Но эта функция выведет ERROR. Мы передали адрес переменной. Внутри функции init была создана локальная переменная a, которая хранит адрес массива. После выхода из функции эта локальная переменная была уничтожена. Кроме того, что мы не смогли добиться нужного результата, у нас обнаружилась утечка памяти: была выделена память на куче, но уже не существует переменной, которая бы хранила адрес этого участка.

Для изменения объекта необходимо передавать указатель на него, в данном случае – указатель на указатель.

Вот теперь всё работает как надо.
Ещё подобный пример. Напишем функцию, которая принимает в качестве аргумента строку и возвращает указатель на область памяти, в которую скопирована эта строка.

В этом примере утечки памяти не происходит. Мы выделили память с помощью функции malloc, скопировали туда строку, а после этого вернули указатель. Локальные переменные были удалены, но переменная test хранит адрес участка памяти на куче, поэтому можно его удалить с помощью функции free.

Объявление функции и определение функции. Создание собственной библиотеки

В си можно объявить функцию до её определения. Объявление функции, её прототип, состоит из возвращаемого значения, имени функции и типа аргументов. Имена аргументов можно не писать. Например

Это смешанная рекурсия – функция odd возвращает 1, если число нечётное и 0, если чётное.

Обычно объявление функции помещают отдельно, в .h файл, а определение функций в .c файл. Таким образом, заголовочный файл представляет собой интерфейс библиотеки и показывает, как с ней работать, не вдаваясь в содержимое кода.

Давайте создадим простую библиотеку. Для этого нужно будет создать два файла – один с расширением .h и поместить туда прототипы функций, а другой с расширением .c и поместить туда определения этих функций. Если вы работаете с IDE, то .h файл необходимо создавать в папке Заголовочные файлы, а файлы кода в папке Файлы исходного кода. Пусть файлы называются File1.h и File1.c
Перепишем предыдущий код. Вот так будет выглядеть заголовочный файл File1.h

Содержимое файла исходного кода File1.c

Наша функция main

Рассмотрим особенности каждого файла. Наш файл, который содержит функцию main, подключает необходимые ему библиотеки а также заголовочный файл File1.h. Теперь компилятору известны прототипы функций, то есть он знает возвращаемый тип, количество и тип аргументов и имена функций.

Файл File1.c исходного кода подключает свой заголовочный файл. Всё как обычно логично и просто. В заголовочные файлах принято кроме прототипов функций выносить константы, макроподстановки и определять новые типы данных. Кроме того, именно в заголовочных файлах можно обширно комментировать код и писать примеры его использования.

Передача массива в качестве аргумента

К ак уже говорилось ранее, имя массива подменяется на указатель, поэтому передача одномерного массива эквивалентна передаче указателя. Пример: функция получает массив и его размер и выводит на печать:

В этом примере функция может иметь следующий вид

Также напомню, что правило подмены массива на указатель не рекурсивное. Это значит, что необходимо указывать размерность двумерного массива при передаче

Либо, можно писать

Если двумерный массив создан динамически, то можно передавать указатель на указатель. Например функция, которая получает массив слов и возвращает массив целых, равных длине каждого слова:

Можно вместо того, чтобы возвращать указатель на массив, передавать массив, который необходимо заполнить

На этом первое знакомство с функциями заканчивается: тема очень большая и разбита на несколько статей.

Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик

Читайте также: