Funções em programação C com exemplos: recursivas e inline

O que é uma função em C?

Função na programação C é um bloco de código reutilizável que torna um programa mais fácil de entender, testar e pode ser facilmente modificado sem alterar o programa de chamada. As funções dividem o código e modularizam o programa para obter resultados melhores e eficazes. Resumindo, um programa maior é dividido em vários subprogramas que são chamados de funções

Quando você divide um programa grande em várias funções, fica fácil gerenciar cada função individualmente. Sempre que ocorre um erro no programa, você pode facilmente investigar funções defeituosas e corrigir apenas esses erros. Você pode facilmente chamar e usar funções sempre que necessário, o que automaticamente economiza tempo e espaço.

Biblioteca vs. Funções definidas pelo usuário

Todo programa 'C' possui pelo menos uma função que é a função principal, mas um programa pode ter qualquer número de funções. A função main () em C é o ponto de partida de um programa.

Na programação 'C', as funções são divididas em dois tipos:

Funções de biblioteca
Funções definidas pelo usuário

A diferença entre a biblioteca e as funções definidas pelo usuário em C é que não precisamos escrever um código para uma função de biblioteca. Já está presente no arquivo de cabeçalho que sempre incluímos no início de um programa. Basta digitar o nome de uma função e usá-la junto com a sintaxe adequada. Printf, scanf são exemplos de funções de biblioteca.

Considerando que uma função definida pelo usuário é um tipo de função em que temos que escrever o corpo de uma função e chamar a função sempre que precisarmos que a função execute alguma operação em nosso programa.

Uma função definida pelo usuário em C é sempre escrita pelo usuário, mas posteriormente pode fazer parte da biblioteca 'C'. É uma grande vantagem da programação 'C'.

As funções de programação C são divididas em três atividades, como,

Declaração de função
Definição de função
Chamada de função

Declaração de Função

Declaração de função significa escrever o nome de um programa. É uma parte obrigatória para o uso de funções em código. Em uma declaração de função, apenas especificamos o nome de uma função que usaremos em nosso programa como uma declaração de variável. Não podemos usar uma função a menos que ela seja declarada em um programa. Uma declaração de função também é chamada de “Função protótipo. "

As declarações de funções (chamadas de protótipo) geralmente são feitas acima da função main() e assumem a forma geral:

return_data_type function_name (data_type arguments);

O ESB ( return_data_type: é o tipo de dados da função de valor retornado à instrução de chamada.
O ESB ( nome_função: é seguido por parênteses
Argumentos nomes com suas declarações de tipo de dados são opcionalmente colocados entre parênteses.

Consideramos o seguinte programa que mostra como declarar uma função de cubo para calcular o valor do cubo de uma variável inteira

#include <stdio.h>
/*Function declaration*/
int add(int a,b);
/*End of Function declaration*/
int main() {

Lembre-se de que uma função não retorna necessariamente um valor. Neste caso, a palavra-chave void é usada.

Por exemplo, a declaração da função output_message indica que a função não retorna um valor: void output_message();

Definição de Função

Definição de função significa apenas escrever o corpo de uma função. O corpo de uma função consiste em instruções que irão realizar uma tarefa específica. Um corpo de função consiste em um único ou em um bloco de instruções. Também é uma parte obrigatória de uma função.

int add(int a,int b)	//function body	
{
	int c;
	c=a+b;
	return c;
}

Chamada de função

Uma chamada de função significa chamar uma função sempre que for necessária em um programa. Sempre que chamamos uma função, ela executa uma operação para a qual foi projetada. Uma chamada de função é uma parte opcional de um programa.

  result = add(4,5);

Aqui está o código completo:

#include <stdio.h>
int add(int a, int b);	//function declaration
int main()
{
	int a=10,b=20;
	int c=add(10,20); 	//function call
	printf("Addition:%d\n",c);
	getch();
}
int add(int a,int b)	//function body
{
	int c;
	c=a+b;
	return c;
}

Saída:

Addition:30

Argumentos de função

Os argumentos de uma função são usados para receber os valores necessários pela chamada da função. Eles são combinados por posição; o primeiro argumento é passado para o primeiro parâmetro, o segundo para o segundo parâmetro e assim por diante.

Por padrão, o os argumentos são passados por valor em que uma cópia dos dados é fornecida à função chamada. A variável realmente passada não será alterada.

Consideramos o seguinte programa que demonstra parâmetros passados por valor:

int add (int x, int y); 
int main() {
  int a, b, result;
  a = 5;
  b = 10;
  result = add(a, b);
  printf("%d + %d\ = %d\n", a, b, result);
return 0;}
int add (int x, int y) { 
x += y;
  return(x);}

A saída do programa é:

5 + 10 = 15

Tenha em mente que os valores de a e b foram passados para a função add não foram alterados porque apenas seu valor foi passado para o parâmetro x.

Escopo Variável

Escopo variável significa a visibilidade das variáveis dentro de um código do programa.

Em C, as variáveis declaradas dentro de uma função são locais para aquele bloco de código e não podem ser referenciadas fora da função. No entanto, as variáveis declaradas fora de todas as funções são globais e acessíveis a partir de todo o programa. Constantes declaradas com um #define no topo de um programa são acessíveis a partir de todo o programa. Consideramos o seguinte programa que imprime o valor da variável global da função principal e da função definida pelo usuário:

#include <stdio.h>
int global = 1348;
void test();
int main() {
  printf("from the main function : global =%d \n", global);
  test () ;
return 0;}

void test (){
printf("from user defined function : global =%d \n", global);}

Resultado:

from the main function : global =1348
from user defined function : global =1348

Discutimos os detalhes do programa:

Declaramos uma variável global inteira com 1348 como valor inicial.
Declaramos e definimos uma função test() que não aceita argumentos nem retorna um valor. Esta função imprime apenas o valor da variável global para demonstrar que as variáveis globais podem ser acessadas em qualquer lugar do programa.
Imprimimos a variável global dentro da função principal.
Chamamos a função de teste para imprimir o valor da variável global.

Em C, quando argumentos são passados para parâmetros de função, os parâmetros atuam como variáveis locais que serão destruídas ao sair da função.

Quando você usa variáveis globais, use-os com cuidado porque podem levar a erros e podem mudar em qualquer lugar do programa. Eles devem ser inicializados antes de usar.

Variáveis Estáticas

As variáveis estáticas possuem escopo local. No entanto, eles não são destruídos ao sair da função. Portanto, uma variável estática retém seu valor para sempre e pode ser acessada quando a função for inserida novamente. Uma variável estática é inicializada quando declarada e precisa do prefixo estático.

O programa a seguir usa uma variável estática:

#include <stdio.h>
void say_hi();
int main() {    
  int i;
  for (i = 0; i < 5; i++) { say_hi();}
   return 0;}
void say_hi() {
  static int calls_number = 1;
  printf("Hi number %d\n", calls_number);
  calls_number ++; }

O programa exibe:

Hi number 1
Hi number 2
Hi number 3
Hi number 4
Hi number 5

Funções Recursivas

Considere o fatorial de um número calculado como segue 6! =6*5*4*3*2*1.

Este cálculo é feito calculando repetidamente o fato * (fato -1) até que o fato seja igual a 1.

Uma função recursiva é uma função que chama a si mesma e inclui uma condição de saída para finalizar as chamadas recursivas. No caso do cálculo de número fatorial, a condição de saída é fato igual a 1. A recursão funciona “empilhando” chamadas até que a condição de saída seja verdadeira.

Por exemplo:

#include <stdio.h>
int factorial(int number);
int main() {    
  int x = 6;
  printf("The factorial of %d is %d\n", x, factorial(x)); 
  return 0;}
int factorial(int number) {
 if (number == 1)    return (1); /* exiting condition */
  else
    return (number * factorial(number - 1));
}

O programa exibe:

 The factorial of 6 is 720

Aqui, discutimos os detalhes do programa:

Declaramos nossa função fatorial recursiva que recebe um parâmetro inteiro e retorna o fatorial deste parâmetro. Esta função irá chamar a si mesma e diminuir o número até a saída ou a condição base ser alcançada. Quando a condição for verdadeira, os valores gerados anteriormente serão multiplicados entre si e o valor fatorial final será retornado.
Declaramos e inicializamos uma variável inteira com valor”6″ e então imprimimos seu valor fatorial chamando nossa função fatorial.

Considere o gráfico a seguir para entender melhor o mecanismo recursivo que consiste em chamar a própria função até que o caso base ou condição de parada seja alcançado e, em seguida, coletamos os valores anteriores:

Funções Inline

A função na programação C é usada para armazenar as instruções usadas com mais frequência. É usado para modularizar o programa.

Sempre que uma função é chamada, o ponteiro da instrução salta para a definição da função. Depois de executar uma função, o ponteiro da instrução volta para a instrução de onde saltou para a definição da função.

Sempre que usamos funções, precisamos de um extra apontador head para pular para a definição da função e retornar à instrução. Para eliminar a necessidade de tais ponteiros, usamos funções inline.

Em uma função embutida, uma chamada de função é substituída diretamente por um código de programa real. Ele não salta para nenhum bloco porque todas as operações são realizadas dentro da função inline.

Funções inline são usadas principalmente para pequenos cálculos. Eles não são adequados quando há computação de grande porte envolvida.

Uma função inline é semelhante à função normal, exceto que a palavra-chave inline é colocada antes do nome da função. As funções embutidas são criadas com a seguinte sintaxe:

inline function_name ()
{
    //function definition
}

Vamos escrever um programa para implementar uma função inline.

inline int add(int a, int b)		//inline function declaration
{
	return(a+b);
}
int main()
{
	int c=add(10,20);
	printf("Addition:%d\n",c);
	getch();
}