9. Funzioni e procedure
Ing. Simona Colucci
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•
•
•
•
•
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Indice
Necessità di sottoprogrammi(funzioni e procedure)
Struttura completa di un programma in C
Funzioni
Procedure
Comunicazione con i sottoprogrammi
Sottoprogrammi predefiniti
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Il concetto di sottoprogramma (1)
• I sottoprogrammi implementano operazioni non predefinite sui
tipi di dati
• Ai meccanismi di astrazione sui dati visti finora mancano infatti le
operazioni:
– Esempio (di tipi di dati definiti):
typedef struct {
int
DescrizioneFatture
} ElencoFatture;
NumFatture;
Sequenza[MaxNumFatture];
typedef struct { int
Descrizionecosti
} ElencoCosti;
NumCosti;
Sequenza[MaxNumCosti]
MaxNumFatture e MaxNumCosti costanti
DescrizioneFatture e DescrizioneCosti tipi definiti (in precedenza):
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•
•
Il concetto di sottoprogramma (2)
I sottoprogrammi racchiudono in maniera astratta le righe di codice
necessarie ad eseguire un’operazione
Vantaggi:
– Scrivere direttamente il risultato
RisultatoDiGestione = FatturatoTotale (ArchivioFatture) – SommaCosti (ArchivioCosti);
è meglio che scrivere tutte le istruzioni necessarie ad ottenerlo
FatturatoTotale = 0;
for (Cont = 0; Cont < ArchivioFatture.NumFatture; Cont++)
{
FatturatoTotale = FatturatoTotale + ArchivioFatture.Sequenza[Cont].Importo;
}
SommaCosti= 0;
for (Cont = 0; Cont < ArchivioCosti.NumCosti; Cont++)
{
SommaCosti = SommaCosti + ArchivioCosti.Sequenza[Cont].Importo;
}
RisultatoDiGestione = FatturatoTotale – SommaCosti;
– Se l’operazione deve essere ripetuta più volte l’utilizzo dei sottoprogrammi è ancora
più vantaggioso
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Il concetto di sottoprogramma (3)
• I sottoprogrammi sono lo strumento per realizzare astrazioni sulle
operazioni
• Due tipi (concettualmente):
– Funzioni: sottoprogrammi descrivibili come vere e proprie
funzioni matematiche e possiedono un dominio ed un codominio
– Procedure: sottoprogrammi che modificano lo stato di alcune
variabili di programma
• L’utilizzo dei sottoprogrammi necessita di:
– Definizione del sottoprogramma
– Chiamata del sottoprogramma
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Struttura di un programma C
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 Struttura completa:
 Direttive al preprocessore;
 parte dichiarativa globale
 contiene la dichiarazione di tutti gli elementi che sono condivisi dal
programma principale e dai sottoprogrammi
 Programma principale(main) a sua volta costituito da parte dichiarativa ed
esecutiva
 definizioni di sottoprogrammi  funzioni o procedure  a seguire il
programma principale.
 Il main è un particolare sottoprogramma tra gli altri;
 Il main e ciascun sottoprogramma possono usare tutti e soli gli elementi che
sono stati dichiarati nella loro propria parte dichiarativa, nonché quelli che
sono stati dichiarati nella parte dichiarativa globale
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•
Funzioni: Definizione
Struttura della definizione :
 testata (header);
 due parti, racchiuse fra parentesi graffe:
• la parte dichiarativa locale: definisce tutti gli oggetti necessari
alla realizzazione dell’operazione astratta, in particolare le variabili
locali
• la parte esecutiva (detta corpo della funzione):
– Istruzioni per l’esecuzione dell’operazione
– Istruzione di return: serve a restituire il risultato della funzione, del tipo
specificato nella testata e identificato tramite il nome della funzione
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Funzioni : Definizione
• La testata contiene:
– tipo del risultato(codominio della funzione)
• Una funzione non può restituire array o funzioni ma può
restituire un puntatore a qualsiasi tipo
– identificatore del sottoprogramma
– lista dei parametri (formali) cui la funzione viene
applicata con il relativo tipo(dominio della funzione):
• Ogni parametro formale è un identificatore di tipo seguito da
un identificatore
• Si chiamano formali perché non hanno valore proprio ma
sono riferimenti simbolici agli argomenti delle funzioni
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Funzioni : Definizione
Esempi di testate:
•
int FatturatoTotale(ElencoFatture par)
•
boolean Precede(StringaCaratteri par1, StringaCaratteri par2)
•
boolean Esiste(int par1, SequenzaInteri par2)
/* Stabilisce se il primo parametro, di tipo intero, appartiene all'insieme di interi contenuti nel
secondo parametro: una sequenza di interi */
•
MatriceReali10Per10 *MatriceInversa(MatriceReali10Per10 *par)
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Funzioni : Definizione
Funzione completa:
int
FatturatoTotale (ElencoFatture
parametro)
{
int
Totale, Cont;
Totale = 0;
for (Cont = 0; Cont < parametro.NumFatture; Cont++)
Totale = Totale + parametro.Sequenza[Cont].Importo;
return Totale;
}
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Funzioni : Definizione
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Funzione completa:
int
RadiceIntera (int
par)
{
int cont;
cont = 0;
while (cont*cont <= par)
cont = cont + 1;
return (cont – 1);
}
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Funzioni: Chiamata
• Consentono di utilizzare le operazioni implementate dalle
funzioni
• Una funzione applicata a un valore dell’argomento,
appartenente al suo dominio, fornisce un valore
appartenente al suo codominio
• Struttura della chiamata:
– Identificatore della funzione
– Lista dei parametri attuali, tra parentesi tonde:
• Sono i valori degli argomenti rispetto ai quali la funzione deve
essere calcolata
• Corrispondono in numero, ordine e tipo ai parametri formali
dichiarati
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Funzioni: chiamata
Esempi:
•
•
•
•
•
x = sin(y) – cos(PiGreco – alfa);
x = cos(atan(y) – beta);
x = sin(alfa);
y = cos(alfa) – sin(beta);
z = sin(PiGreco) + sin(gamma);
•
RisultatoGestione = FatturatoTotale(ArchivioFatture) - SommaCosti(ArchivioCosti);
•
•
Det1 = Determinante(Matrice1);
Det2 = Determinante(MatriceInversa(Matrice2));
•
•
•
TotaleAssoluto = Sommatoria(Lista1) + Sommatoria(Lista2);
ElencoOrdinato = Ordinamento(Elenco);
OrdinatiAlfabeticamente = Precede(nome1, nome2);
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•
•
Prototipo delle funzioni
All’interno di un programma C una funzione può essere chiamata purché risulti
definita oppure dichiarata(definizione e dichiarazione non sono termini
equivalenti)
La dichiarazione di una funzione (prototipo):
– si limita a richiamarne la testata
– Utile quando la chiamata di una funzione precede, nel codice, la definizione della
funzione, oppure le funzioni utilizzate da un programma sono definite in file propri
del sistema C (e.g., le funzioni di libreria)
– Aiuta il compilatore ed è buono stile di programmazione
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Esecuzione delle funzioni
e passaggio dei parametri
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/* Programma Contabilità (1) */
/* Parte direttiva */
#include <stdio.h>
#define MaxNumFatture
1000
/* Parte dichiarativa globale */
typedef char
String [30];
typedef struct { int giorno;
int mese;
int anno;
} Data;
typedef struct
{
typedef struct
{
String
int
Data
} DescrizioneFatture;
int
DescrizioneFatture
} ElencoFatture;
Indirizzo;
Ammontare;
DataFattura;
NumFatture;
Sequenza[MaxNumFatture];
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Esecuzione delle funzioni
e passaggio dei parametri
/* Programma Contabilità (2)*/
main()
{
ElencoFatture
int
int
ArchivioFatture1, ArchivioFatture2;
Fatt1, Fatt2, Fatt;
FatturatoTotale(ElencoFatture parametro);
/* Prototipo della funzione FatturatoTotale */
....
Fatt1 = FatturatoTotale(ArchivioFatture1);
Fatt2 = FatturatoTotale(ArchivioFatture2);
Fatt = Fatt1 + Fatt2;
....
}
/* Fine del main del programma Contabilità */
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Esecuzione delle funzioni
e passaggio dei parametri
/* Definizione della funzione FatturatoTotale */
int FatturatoTotale (ElencoFatture parametro)
{
int Totale, Cont;
Totale = 0;
for (Cont = 0; Cont < parametro.NumFatture; Cont++)
Totale = Totale + parametro.Sequenza[Cont].Importo;
return Totale;
}
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Esecuzione di funzioni:
macchine astratte master e slave
ArchivioFatture1
Parametro
ArchivioFatture2
Totale
Cont
Fatt1
FatturatoTotale
Fatt2
MASTER: chiama la
funzione passando i
parametri attuali
SLAVE: calcola il risultato
dopo aver manipolato i
parametri formali
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Esecuzione di funzioni:
macchine astratte master e slave
• Le due macchine hanno ciascuna il proprio ambiente di
esecuzione:
– La macchina slave ha un ambiente locale di funzione
caratterizzato da:
• Variabili locali
• Variabili corrispondenti ai parametri formali
• Variabile che contiene il valore da restituire (tramite l’istruzione
return), che corrisponde all’identificatore della funzione nel modulo
master
– La macchina master ha un ambiente caratterizzato dalle variabili
che utilizza il programma chiamante, tra cui quelle passate come
parametri attuali
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Passaggio di parametri
L’istruzione:
Fatt1 = FatturatoTotale(ArchivioFatture1);
provoca il seguente flusso:
– La macchina master chiama la macchina slave per il valore di
FatturatoTotale passando i parametri ad essa:il passaggio dei
parametri consiste nella copiatura dei parametri attuali nella
cella dei parametri formali
– Il controllo viene ceduto alla macchina slave, che procede con
l’esecuzione come un normale programma fino al return o alla
chiusura di parentesi graffa
– Il controllo viene restituito alla macchina master con la
restituzione del valore della funzione
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Esecuzione delle funzioni
e passaggio dei parametri
x = sin(atan(y) – acos(z));
Equivale a :
temp1 = atan(y); temp2 = acos(z);
temp3 = temp1 – temp2
x = sin(temp3);
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Procedure
• Sono sottoprogrammi che non corrispondono a funzioni
matematiche
• Le procedure non servono a produrre dei valori di un
certo tipo ma a modificare lo stato del programma che
ne chiede l’esecuzione
• In C una procedura viene definita come una funzione
che ha come tipo del risultato il tipo speciale void
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typedef enum
typedef struct
TipoSemaforo
Procedure: esempio 1
{VerdeSinistra, VerdeDestra} TipoStato;
{
TipoStato
Stato;
int
CodaSinistra;
int
CodaDestra;
} TipoSemaforo;
Semaforo;
AggiornaSemaforo :
•
Diminuisce di un valore costante il campo CodaSinistra o CodaDestra a
seconda che lo stato del semaforo sia VerdeSinistra o VerdeDestra;
•
Legge dal terminale i valori NuoviArriviSinistri e NuoviArriviDestri e li somma,
rispettivamente, a CodaSinistra e CodaDestra;
•
Dà al campo Stato il valore VerdeSinistra se CodaSinistra > Coda Destra e
viceversa.
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Procedure : esempio 2
/*Programma Contabilità (1)*/
#include<stdio.h>
#define
MaxNumFatture 1000
...
typedef struct
{
String
indirizzo;
int
ammontare;
Data
DataFattura;
} DescrizioneFatture;
typedef struct
{
int
NumFatture;
DescrizioneFatture Sequenza[MaxNumFatture];
} ElencoFatture;
ElencoFatture
ArchivioFatture;
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Procedure: esempio 2
/*Programma Contabilità (2)*/
main()
{
Data
DataOdierna;
DescrizioneFatture
Fattura1, Fattura2;
void
InserisciFattura(DescrizioneFatture
Fattura);
boolean
Precede(Data Num1, Data Num2);
…
/* Sequenza di istruzioni che leggono i dati di una fattura in Fattura1 */
InserisciFattura(Fattura1);
...
/* Sequenza di istruzioni che leggono i dati di una fattura in Fattura2 */
if
(Precede(Fattura2.DataEmissione, DataOdierna))
InserisciFattura(Fattura2);
...
}
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Procedure : esempio 2
/*Programma Contabilità (3)*/
void
{
InserisciFattura(DescrizioneFatture Fattura)
if
(ArchivioFatture.NumFatture == MaxNumFatture)
printf("L'archivio è pieno.\n");
else
{
ArchivioFatture.NumFatture = ArchivioFatture.NumFatture + 1;
ArchivioFatture.Sequenza[ArchivioFatture.NumFatture–1] = Fattura;
}
}
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Esecuzione delle procedure
ArchivioFatture
Ambiente globale
DataOdierna
Fattura
...
Fattura1
Ambiente locale di
InserisciFattura
Fattura2
Ambiente di main di
Programma Contabilità
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void
Passaggio parametri per indirizzo (1)
InserisciFattura( DescrizioneFatture Fattura, ElencoFatture
ArchivioFatture)
/*In questa versione della procedura, sia la fattura da inserire sia l'archivio in cui inserirla
sono dei parametri */
{
if
(ArchivioFatture.NumFatture == MaxNumFatture)
printf("L'archivio è pieno.");
else
{
ArchivioFatture.NumFatture =
ArchivioFatture.NumFatture + 1;
ArchivioFatture.Sequenza[ArchivioFatture.NumFatture–1] =
}
}
/*Fine della procedura InserisciFattura */
InserisciFattura (Fattura1, ArchivioFatture5);
Non funziona! Perché?
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Fattura;
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Passaggio parametri per indirizzo (2)
Parametri attuali
Ind(x) = 2034
Ind(y) = 1004
243
Parametri formali
243
y
A
413
1004
Passaggio
per valore
Passaggio per
indirizzo
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Passaggio parametri per indirizzo (3)
In C la modalità di passaggio dei parametri a un
sottoprogramma è sempre quella di passaggio per
valore. Per simulare il passaggio per indirizzo:
• utilizzare il costruttore puntatore per la
definizione dei parametri formali della
funzione;
• usare l’operatore di dereferenziazione di
puntatore (operatore * o –>) all’interno del
corpo della funzione;
• passare al momento della chiamata della
funzione come parametro attuale un indirizzo
di variabile (usando l’operatore &).
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Passaggio parametri per indirizzo (4)
/*Programma Contabilità (1)*/
...
main()
{
ElencoFatture
Data
DescrizioneFatture
void
Boolean
ArchivioFatture5;
/* Qui ArchivioFatture5 è una variabile locale del main. */
DataOdierna;
Fattura1, Fattura2;
InserisciFattura (
DescrizioneFatture Fattura,
ElencoFatture
*PointToArchivioFatture);
/* Prototipo della procedura InserisciFattura */
Precede(Data Num1, Data Num2);
/* Prototipo della funzione Precede */
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Passaggio parametri per indirizzo (5)
/*Programma Contabilità (2)*/
...
/* Sequenza di istruzioni che leggono i dati di una fattura in Fattura1 */
InserisciFattura(Fattura1, &ArchivioFatture5);
/* Chiamata della procedura InserisciFattura: alla procedura viene passato il valore di
Fattura1 e l'indirizzo di ArchivioFatture5 */
...
/* Sequenza di istruzioni che leggono i dati di una fattura in Fattura2 */
if
(Precede(Fattura2.DataEmissione, DataOdierna)
InserisciFattura(Fattura2,&ArchivioFatture5);
/* Nuova chiamata della procedura InserisciFattura: alla procedura viene passato il
valore di Fattura2 e -nuovamente- l'indirizzo di Archivio Fatture5 (ma potrebbe
essere un altro) */
...
}
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Passaggio parametri per indirizzo (6)
/*Programma Contabilità (3)*/
...
/* Definizione della procedura InserisciFattura */
void InserisciFattura(
DescrizioneFatture
Fattura,
ElencoFatture
*PointToArchivioFatture)
/* In questa versione della procedura, la fattura da inserire e l'indirizzo dell'archivio in cui
inserirla sono dei parametri */
{
if
(PointToArchivioFatture–>NumFatture == MaxNumFatture)
/* PointToArchivioFatture è una variabile che punta a una struttura
avente un campo di nome NumFatture */
printf("L'archivio è pieno.\n");
else
{
PointToArchivioFatture–>NumFatture = PointToArchivioFatture–>
NumFatture +1;
PointToArchivioFatture–>
Sequenza[PointToArchivioFatture–>NumFatture – 1] = Fattura;
}
}
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Parametri di tipo array
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•
L’indirizzo di base dell’array viene passato “per valore” alla funzione.
typedef
•
double
TipoArray[MaxNumElem]
Le tre testate di funzione riportate di seguito sono equivalenti:
double
sum(TipoArray
double
double
sum(double
sum(double
a, int
n)
/* n è la dimensione dell'array passato */
*a, int n)
a[ ], int n)
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double
Parametri di tipo array
mul(double a[ ], int
n)
/* n è la dimensione dell'array passato */
{
int
i;
double ris;
ris = 1.0;
for (i=0; i < n; i=i+1)
ris = ris * a[i];
return ris;
}
•
v array di 50 elementi:
Chiamata
Valore calcolato e restituito
mul(v, 50)
mul(v, 30)
mul(&v[5], 7)
mul(v+5, 7)
v[0]*v[1]* ... *v[49]
v[0]*v[1]* ... *v[29]
v[5]*v[6]* ... *v[11]
v[5]*v[6]* ... *v[11]
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•
Parametri di tipo struttura
Una struttura può essere passata per valore anche quando contiene un
componente di tipo array.
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•
•
I blocchi
Un blocco è composto da due parti racchiuse tra parentesi graffe:
 una parte dichiarativa (facoltativa);
 una sequenza di istruzioni.
Diversi blocchi possono comparire internamente al main o alle funzioni che
compongono un programma C. I blocchi possono risultare paralleli o
annidati
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I blocchi annidati
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/* Programma ComplessoInStruttura */
#include <stdio.h>
/* Parte dichiarativa globale */
int
char
int
main ()
{
int
int
g1, g2;
g3;
f1(int par1, int
par2); ...
a, b;
f2(int
par1); ...
par3, int
/* blocco1 */
{
char
...
a, c;
/* blocco2 annidato nel blocco1 */
{
float
...
a;
}
/* Fine blocco2 */
}
/* Fine blocco1 */
}
/* Fine main */
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I blocchi paralleli
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int
{
f1(int
int
...
par1, int
par2)
d;
/* blocco3 */
{
int
...
e;
}
/* Fine blocco3 */
/* blocco4 */
{
int
...
d;
}
/* Fine blocco4 */
}
/* Fine f1 */
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I blocchi : funzioni
/* Definizione della funzione f2 */
int
{
f2(int
int
...
par3, int
par4)
f;
}
/* Fine f2 */
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Visibilità all’interno dei blocchi
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La durata delle variabili
•
variabili fisse o statiche (static): i loro valori vengono mantenuti anche
all’esterno del loro ambito di visibilità.
•
variabili automatiche (auto): i loro valori non vengono mantenuti
all’esterno del proprio ambito di visibilità.
•
Sono variabili fisse le variabili globali del programma
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La durata delle variabili: esempio
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/* Definizione della funzione f1 */
int
f1(int
par1, int par2)
{
static int d;
/* blocco3 */
{
int
e;
...
}
/*Fine blocco3 */
/* blocco4 */
{
int
d;
...
}
/* Fine blocco4 */
}
/* Fine f1 */
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Effetti collaterali (1)
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int x;
/* Variabile globale */
int PrimoEsempio(int par)
{
return (par + x)
}
•
Nel corso del seguente frammento di programma:
x = 1;
x = PrimoEsempio(1);
x = PrimoEsempio(1);
•
La sua chiamata produce, la prima volta, il risultato “2”, la seconda volta “3”.
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Effetti collaterali (2)
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int SecondoEsempio(int
{
*par = *par + 1;
return *par;
}
*par)
y = SecondoEsempio(&z);
•
Assegna alla variabile y il valore di z+1, ma anche z assume lo stesso valore. effetto collaterale (side
effect)
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Effetti collaterali (3)
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int x;
/* Variabile globale */
int TerzoEsempio(int par)
{
x = par + 2;
return (par + 1);
}
•
Altro effetto collaterale:
z = TerzoEsempio(4);
•
Assegna a z il valore “5”, ma anche il valore “6” a x.
A
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Uso interscambiabile
di procedure e funzioni
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int f(int par1)
{
...
return risultato;
}
•
Essa può essere trasformata nella procedura seguente:
void
f(int
{
...
*par2 = risultato;
}
•
par1, int
*par2)
Successivamente, una chiamata come:
y = f(x);
verrà trasformata in:
f(x, &y);
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•
•
•
La standard library del C
Sottoprogrammi di largo uso predefiniti:
– Matematica
– I/O
– Grafica
Librerie di sottoprogrammi:
– Predefinite
– Costruite dai programmatori applicativi
Però l’uso di librerie diminuisce la portabilità a meno che anche le
librerie (almeno le fondamentali) non siano standardizzate: la grande
forza del C: la libreria standard
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Esempio
#include <stdio.h>
/* Programma Concatenazione di stringhe */
#include <string.h>
#define LunghezzaArray 50
main()
{
char
PrimaStringa[LunghezzaArray], SecondaStringa[LunghezzaArray],
StringaConc[2 * LunghezzaArray];
unsigned
LunghezzaConc;
scanf(“%s”, PrimaStringa);
scanf(“%s”, SecondaStringa);
if
(strcmp(PrimaStringa, SecondaStringa) <= 0)
{
strcpy(StringaConc, PrimaStringa);
strcat(StringaConc, SecondaStringa);
}
else
{
strcpy(StringaConc, SecondaStringa);
strcat(StringaConc, PrimaStringa);
}
LunghezzaConc = strlen(StringaConc);
printf(“La stringa ottenuta concatenando le due stringhe lette è %s.
Essa è lunga %d caratteri\n”, StringaConc, LunghezzaConc);
}
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•
I file header
Le funzioni della libreria sono disponibili in C come file di codice
compilato
È compito del programmatore inserire nel programma i prototipi delle
funzioni che verranno usate
• La libreria C comprende alcuni file, chiamati header file, che
•
contengono i prototipi di un insieme di funzioni di libreria
#include <stdio.h>
e altre
#include <xxx.h>
•
Il preprocessore copia il contenuto del file stdio.h nel programma,
inserendo i prototipi delle funzioni che appartengono al gruppo di cui
xxx.h è il file testata
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