Unità Didattica Funzioni in C++

1. ITIS LATTANZIO Materia Informatica Unità Didattica Funzioni in C++

2. Obiettivi • Acquisire ed essere in grado di individuare le parti che compongono un problema, scomponendolo in più sottoproblemi • Essere in grado di descrivere dettagliatamente il lavoro svolto da ogni parte in termini di input, elaborazione, output • Essere in grado di implementare in C++ un algoritmo che preveda l’utilizzo delle funzioni

3. Prerequisiti • Conoscere il Concetto di Algoritmo e Programma • Conoscere ed Interpretare il Formalismo Pseudo-Codice/Diagrammi a Blocchi • Conoscere le tre strutture di un Algoritmo e le corrispondenti istruzioni in C++ necessarie per implementarle • Conoscenzedi Base dellaStrutturadellamemoriadi un Calcolatore

4. Scomposizione in sottoproblemi Supponiamo di dover far risolvere al computer il seguente problema: Calcolare e visualizzare il quadrato di un numero letto da tastiera La prima domanda da porsi è: Quante parti compongono il problema? Solitamente “le parti” sono le azioni da svolgere per ottenere la soluzione. Nel nostro esempio: • Leggere il numero • Calcolare il quadrato • Visualizzare il risultato

5. Diagramma di struttura Rappresentiamo la scomposizione del problema con un grafico ad albero chiamato diagramma di struttura Calcolo del quadrato Far vedere il risultato Leggere il numero Calcolare il quadrato

6. Descrizione dettagliata delle parti che compongono il problema E’ importante descrivere, per ogni singolo compito,chi lo svolge, da dove vengono presi gli input e a chi viene restituito l’output. Alcuni dei compiti individuati possono essere svolti dal Main altri da sottoprogrammi diversi. LEGGERE IL NUMERO: • questo lavoro viene svolto dal “Main” che legge da tastiera il numero CALCOLARE IL QUADRATO: • questo lavoro viene svolto dal sottoprogramma “Calcola quadrato” che riceve come parametro un numero, ne fa il quadrato e lo restituisce al main FAR VEDERE IL RISULTATO: • Questo lavoro viene svolto dal sottoprogramma “Visualizza output” che riceve come parametro un numero e lo visualizza sullo schermo

7. Le funzioni • In C i sottoprogrammi si chiamano FUNZIONI • Impariamo la sintassi di scrittura di una funzione • In un programma C, per ogni funzione, si deve scrivere: • IL PROTOTIPO: SINTASSI: tipo restituito NOME FUNZIONE (tipo e nome parametri) ; • LA CHIAMATA : SINTASSI: NOME FUNZIONE (nome parametri) • LA DEFINIZIONE (o corpo della funzione): SINTASSI: - tipo restituito NOME FUNZIONE (tipo e nome parametri) - Istruzioni della funzione

8. Funzione “calcolare il quadrato” PROTOTIPO floatcalcolaquadrato (float); intmain() {floatnum, ris; cout<<“digita un numero”; cin >> num; // legge il numero da tastiera ris = calcolaquadrato (num); } floatcalcolaquadrato (float a) {float q; q=a*a; return q; } CHIAMATA parametro DEFINIZIONE valore restituito

9. Funzione “calcolare il quadrato” Vediamo cosa accade nella RAM e sullo schermo al momento dell’esecuzione delle istruzioni floatcalcolaquadrato(float); intmain() {floatnum, ris; cout<<“Digita un numero”; cin >> num; ris = calcolaquadrato(num); cout<<“Fine”; } floatcalcolaquadrato(float a) {float q; q=a*a; return q; } 9 9 3 3 Schermo Digita un numero 3 Fine

10. Cosa abbiamo imparato floatcalcolaquadrato(float); intmain() {floatnum, ris; cout<<“Digita un numero”; cin >> num; ris = calcolaquadrato(num); cout<<“Fine”; } floatcalcolaquadrato(float a) {float q; q=a*a; return q; } Al momento della chiamata alla funzione il valore contenuto in num viene spostato in a. Esistono due aree distinte di memoria, una nel main (num) e una nella funzione (a). Abbiamo attuato il PASSAGGIO DI PARAMETRI PER VALORE. In modo analogo il valore contenuto in q viene spostato con l’istruzione return in ris. Anche in questo caso esistono due aree diverse di memoria, una per il main (ris) e una per la funzione (q).

11. I parametri Il parametro è l’area di memoria che contiene il valore che la funzione usa per svolgere il suo lavoro. I parametri sono di due tipi: formali: quelli indicati nel prototipo e nella definizione della funzione attuali:quelli indicati nella chiamata della funzione floatcalcolaquadrato (float); intmain() { ….. ris = calcolaquadrato (num); …. } floatcalcolaquadrato (float a) { …. } parametri formali parametri attuali

12. I parametri • La funzione “calcolare quadrato” riceve come parametro un numero di cui calcolare il quadrato. • Quali sono i parametri della funzione “visualizza output ?” • Supponiamo di avere una funzione che calcola l’area di un triangolo. Quali sono i parametri di questa funzione?

13. Il tipo restituito Il risultato del lavoro svolto da una funzione è un valore che la funzione può restituire o no al “chiamante”. Nel primo caso parliamo di funzione con valore restituito, nel secondo caso parliamo di mancanza di valore restituito (void). La funzione “calcolare quadrato” restituisce il quadrato che ha calcolato. La funzione “visualizzare risultato” non restituisce nulla al “chiamante”.

14. Una differenza importante Se la funzione non ha valore restituito cambia l’istruzione di chiamata. Prendendo sempre lo stesso esempio di CALCOLO DEL QUADRATO, vediamo come si sviluppa la funzione visualizza output floatcalcolaquadrato (float); voidvisualizzaoutput (float); intmain() {floatnum, ris; cout<<“Digita un numero”; cin >> num; ris = calcolaquadrato (num); visualizzaoutput (ris); } floatcalcolaquadrato(float a) {float q; q=a*a; return q; } voidvisualizzaoutput (float b) {cout<<“\nil risultato è”; cout<<b; } PROTOTIPO CHIAMATA DEFINIZIONE

15. Diagramma a blocchi per le funzioni Le funzioni si rappresentano nel diagramma a blocchi con un rettangolo con doppie righe verticali. Nel rettangolo si scrive l’istruzione di “chiamata della funzione”, come indicato di seguito: se la funzione è void: se la funzione ha valore restituito: Il diagramma a blocchi del main diventa quindi: visualizzaoutput(ris) riscalcolaquadrato(num)

16. Diagramma a blocchi inizio floatcalcolaquadrato(float); voidvisualizzaoutput(float); voidmain() {floatnum, ris; cout<<“Digita un numero”; cin >> num; ris = calcolaquadrato(num); visualizzaoutput(ris); } floatcalcolaquadrato(float a) {float q; q=a*a; return q; } voidvisualizzaoutput (float b) { cout<<“il quadrato del numero è”<<b; } Nel diagramma a blocchi del main si scrivono i nomi delle variabili che poi saranno utilizzati nel programma sorgente. Per ogni funzione si può quindi sviluppare un proprio diagramma a blocchi. Leggi num riscalcolaquadrato(num) visualizzaoutput(ris) fine

17. ESERCIZIO 1 Supponiamo ora di dover risolvere il seguente problema: Calcolare e visualizzare la radice quadrata di un numero letto da tastiera controllando prima che sia positivo Provate a disegnare il diagramma di struttura, il diagramma a blocchi e il programma in C++ • Soluzione • Esercizi • Passaggio parametri per indirizzo

18. ESERCIZIO 2 Dati due numeri eseguire la moltiplicazione e la divisione e visualizzare i risultati. Soluzione ESERCIZIO 3 Scrivere un programma che tramite l’uso di un menù permetta di eseguire il quadrato, il cubo e la radice quadrata di un numero fornito in input. ESERCIZIO 4 In un supermercato il prezzo del prodotto è legato alla quantità: se si comperano tre prodotti dello stesso tipo uno è in regalo, se si comperano uno o due prodotti non c’è regalo. Calcolare il prezzo da pagare per un prodotto del quale si inseriscono da tastiera il prezzo unitario e la quantità. Soluzione

19. SOLUZIONE ESERCIZIO 1:diagramma di struttura • Leggere il numero e controllare che sia positivo • Calcolare la radice quadrata • Visualizzare il risultato Calcolo della radice quadrata Calcolare la radice Visualizzare il risultato Leggere e controllare il numero

20. SOLUZIONE ESERCIZIO 1: descrizione dettagliata LEGGERE E CONTROLLARE IL NUMERO: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Main” che legge da tastiera il numero e controlla che il numero sia >0 CALCOLARE LA RADICE: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Calcola radice” che riceve come parametro il numero, ne calcola la radice quadrata e la restituisce al main FAR VEDERE IL RISULTATO: Questo lavoro viene svolto dalla funzione “Visualizza output” che riceve come parametro il numero e lo visualizza sullo schermo

21. SOLUZIONE ESERCIZIO 1: diagramma a blocchi e programma floatcalcolaradice(float); voidvisualizzaoutput (float); intmain() {floatnum, ris; do { cout<<“digita un numero”; cin >> num; } while (num<0); ris = calcolaradice(num); visualizzaoutput(ris); } floatcalcolaradice(float a) {float q; q=sqrt(a); return q; } voidvisualizzaoutput (float b) {cout<<“\nil risultato è”; cout<<b; } inizio leggi num V 1 1) mentre num < 0 F riscalcolaradice(num) visualizzaoutput(ris) fine Torna indietro

22. SOLUZIONE ESERCIZIO 2: diagramma di struttura Prodotto e divisione di due numeri leggere i numeri calcolare il prodotto controllare input calcolare la divisione visualizzare output

23. SOLUZIONE ESERCIZIO 2: descrizione dettagliata LEGGERE I NUMERI: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Main” che legge da tastiera due numeri FARE IL PRODOTTO: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Calcola prodotto” che riceve come parametri i numeri, ne fa il prodotto e lo restituisce al main CONTROLLARE INPUT: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Main” che, prima di chiamare la funzione “Calcola divisione”, controlla che il secondo numero digitato sia diverso da zero FARE LA DIVISIONE: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Calcola divisione” che riceve come parametri i numeri, ne fa la divisione e la restituisce al main FAR VEDERE IL RISULTATO: Questo lavoro viene svolto dalla funzione “Visualizza output” che riceve come parametro un numero e lo visualizza sullo schermo

24. ATTENZIONE: Si realizzaUNA SOLA FUNZIONE“Visualizza output” che verrà chiamata due volte nel main. Il compito della funzione “visualizza output” è sempre lo stesso indipendentemente dal significato del numero che deve mostrare sullo schermo. Nel nostro esempio il numero da far vedere è una volta il risultato di una moltiplicazione ed una volta il risultato di una divisione, ma il compito della funzione non cambia.

25. SOLUZIONE ESERCIZIO 2 floatcalcolaprodotto(float,float); floatcalcoladivisione(float,float); voidvisualizzaoutput (float); intmain() {float num1, num2,p,d; cout<<“digita il primo numero”; cin >> num1; cout<<“digita il secondonumero”; cin >> num2; p = calcolaprodotto(num1,num2); cout << “il risultato della moltiplicazione e’”; visualizzaoutput(p); if (num2!=0) { d=calcoladivisione(num1,num2); cout << “il risultato della divisione e”; visualizzaoutput(d); } else cout<<“divisione non possibile”; } floatcalcolaprodotto(float n1,float n2) {float r; r=n1*n2; return r; } floatcalcoladivisione(float n1,float n2) {float r; r=n1/n2; return r; } voidvisualizzaoutput (float b) { cout<<b; } inizio leggi num1,num2 pcalcolaprodotto(num1,num2) visualizzaoutput(p) F V num2≠0? Scrivi “divisione non possibile” dcalcoladivisioneo(num1,num2) visualizzaoutput(d) fine Torna indietro

26. SOLUZIONE ESERCIZIO 4: diagramma di struttura Calcolo prezzo da pagare leggere quantità e prezzo calcolare i pezzi gratis calcolare i pezzi da pagare calcolare la spesa visualizzare output

27. SOLUZIONE ESERCIZIO 4: descrizione dettagliata LEGGERE QUANTITA’ E PREZZO UNITARIO: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Main” che legge da tastiera la quantità acquistata (di un prodotto) ed il prezzo unitario CALCOLARE I PEZZI GRATIS: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Calcola regalo” che riceve come parametro la quantità acquistata, calcola la quantità che viene regalata e la restituisce al main CALCOLA I PEZZI DA PAGARE: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Main” che SOTTRAE dalla quantità acquistata la quantità che viene regalata. CALCOLARE LA SPESA: questo lavoro viene svolto dalla funzione “Calcola spesa” che riceve come parametri quantità e prezzo unitario,li moltiplica e li restituisce al main FAR VEDERE IL RISULTATO: Questo lavoro viene svolto dalla funzione “Visualizza output” che riceve come parametro il prezzo da pagare e lo visualizza sullo schermo

28. SOLUZIONE ESERCIZIO 4: diagramma a blocchi e programma intcalcolaregalo(int); floatcalcolaspesa(int,float); voidvisualizzaoutput (float); intmain() {floatpr_un, spe; intreg, qta, qta_da_pagare; cout<<“digita la qta da acquistare”; cin >> qta; cout<<“digita il prezzo unitario”; cin >> pr_un; reg=calcolaregalo(qta); qta_da_pagare=qta – reg; spe=calcolaspesa(qta_da_pagare, pr_un); visualizzaoutput(spe); } intcalcolaregalo(int q) {int r; r=q/3; return r; } floatcalcolaspesa(int q,float p) {float r; r=q * p; return r; } voidvisualizzaoutput (float b) { cout<<“il prezzo da pagare e’ “<< b; } inizio leggi qta, pr_un regcalcolaregalo(qta) qta_da_pagareqta - reg specalcolaspesa(qta_da_pagare, pr_un) visualizzaoutput(spe) fine Torna indietro

29. Passaggio di parametri per indirizzo Il passaggio di parametri per indirizzo (o per riferimento) passa alla funzione l’indirizzo di memoria del parametro anziché il valore. Non ci sono quindi variabili distinte, una nel main ed una nella funzione, ma la funzione opera sulla stessa area di memoria del main. In C gli indirizzi di memoria sono contenuti nelle variabili puntatori La sintassi di dichiarazione di un puntatore è: tipo della variabile puntata * NOME PUNTATORE p.e.: int * punt dichiara la variabile di nome punt che contiene l’indirizzo di una variabile intera Viceversa data la variabile intera a per sapere qual è l’indirizzo di memoria dia si usa l’operatore &.

30. Osserviamo le istruzioni seguenti: int a; a=5; cout <<“a vale”<<a; cout <<“indirizzo di a vale”<<&a; Sullo schermo viene prodotto: a vale 5 indirizzo di a vale indirizzo della var. a Passaggio di parametri per indirizzo L’operatore * si usa anche per sapere quale è il valore di una variabile di cui conosciamo l’indirizzo. Osserviamo le istruzioni seguenti: int * punt; // dichiarazione del // puntatore punt a=5; punt = &a cout <<“a vale”<<* punt; Sullo schermo viene prodotto: a vale 5 ottenuto con l’istruzione *punt

31. Passaggio di parametri per indirizzo Vediamo il seguente esempio in cui la funzione “aggiungi” aggiunge 1 ai due parametri ricevuti. Il primo parametro viene passato per valore il secondo per indirizzo. void aggiungi(int, int &); int main() { int a,b; a=0; b=5; aggiungi(a, b); cout<<“nel main a vale”<<a; cout<<“nel main b vale”<<b; } void aggiungi(int x, int &y) {x++; y++; cout<<“nella funzione x vale”<<x; cout<<“nella funzione y vale”<<y; } / / 0 0 5 6 1 Schermo nella funzione: x vale 1 nella funzione: y vale 6 nel main: a vale 0 nel main: b vale 6

32. Passaggio di parametri per valore /* Scambio del valore di due variabili mediante valore */ #include <iostream> using namespace std; /* x e y sono dichiarate come due reference a variabili di tipo float */ void Scambio(float , float ); // prototipo int main() { float var1 = 3.14, var2 = 1.41;// variabili locali cout << "Prima dello scambio: var1 = " << var1 << " var2 = " << var2 << endl; // A Scambio sono passati gli indirizzi a var1 e var2 Scambio (var1, var2); // chiamata di funzione cout << "Dopo lo scambio....: var1 = " << var1 << " var2 = " << var2 << endl; } // Funzione Scambio che effettua lo scambio void Scambio(float x, float y) { float temp = x; x = y; y = temp; } / / 0 0 5 6 1

33. Passaggio di parametri per indirizzo /* Scambio del valore di due variabili mediante indirizzo */ #include <iostream> using namespace std; /* x e y sono dichiarate come due reference a variabili di tipo float */ void Scambio(float &, float &); // prototipo int main() { float var1 = 3.14, var2 = 1.41;// variabili locali cout << "Prima dello scambio: var1 = " << var1 << " var2 = " << var2 << endl; // A Scambio sono passati gli indirizzi a var1 e var2 Scambio (var1, var2); // chiamata di funzione cout << "Dopo lo scambio....: var1 = " << var1 << " var2 = " << var2 << endl; } // Funzione Scambio che effettua lo scambio void Scambio(float &x, float &y) { float temp = x; x = y; y = temp; }

34. Passaggio di parametri con i vettori Nel caso dei vettori l’indirizzo di memoria in cui il vettore è allocato è indicato con il nome del vettore. Non c’è bisogno quindi di dichiarare puntatori. Nel caso dei vettori il passaggio di parametri per indirizzo è l’unico utilizzabile Risolviamo il seguente problema: Date le altezze di 30 alunni di una classe, calcolare l’altezza media e stabilire quanti sono gli alunni che superano la media

35. SOLUZIONE ESERCIZIO: diagramma di struttura Altezze degli alunni di una classe Contare quanti alunni superano la media Inserire le altezze in un vettore Calcolare la media delle altezze

36. // prototipi delle funzioni void inserisci(int v[],int); float calcolamedia(int v[],int); void contaaltezze(int v[],int,float); int main() { int const max=30; int vett[max]; float media; inserisci(vett,max); media=calcolamedia(vett,max); contaaltezze(vett,max,media); } void inserisci(int v[],int dim) // carico il vettore { for (int i=0;i<dim;i++) {cout<<"\ndigita un elemento del vettore "; cin>>v[i]; } } floatcalcolamedia(int v[],intdim) //calcolo la media {float s,m; for (int i=0;i<dim;i++) s=s+v[i]; m=s/dim; cout<<"\nla media e' "<<m; return m; } voidcontaaltezze(int v[],intdim,float m) //calcolo le altezze {int conta=0; for (int i=0;i<dim;i++) { if (v[i]>m) conta++; } cout<<"\ngli alunni che superano la media sono "<<conta; } SOLUZIONE ESERCIZIO: programma