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05 – Funciones en lenguaje C

Diego Andrés Alvarez MarínProfesor Asociado

Universidad Nacional de ColombiaSede Manizales

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TemarioProgramación funcional

Declaración (prototipos) y definición de funciones

return;

Ambito de las variables

Variables auto

Variables static

Uso de la memoria RAM

Llamada a función (paso de parámetros por valor y por referencia)

Funciones recursivas

Funciones inline

Funciones anidadas

La función main()

Las funciones getopt() y getopt_long()

La función exit()

Funciones variádicas

Llamado de funciones usando punteros a funciones

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Divide y vencerás: la programación funcional

Divida un problema grande en muchos problemas pequeñoshttp://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_programming_paradigms

Encabezado

Inclusión de librerías

Declaración o prototipos de funciones

Declaración de constantes y variablesglobales

Funcion main()

Definición de las funciones

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Declaración de funciones o prototipos de funciones

La declaración/Los prototipos de funciones son opcionales, pero se recomienda fuertemente, para evitar alertas (warnings) en la compilación. Estas se deben poner antes del primer uso de la función.tipo_que_retorna nombre_de_funcion(lista_de_parametros);

Si la función no retorna nada entonces el tipo_que_retorna debe ser void

nombre_de_funcion: puede ser cualquier identificador válido

lista_de_parametros: pueden ser cero (void) o más parámetros separados por comas.

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Declaración de funciones o prototipos de funciones

Se deben colocar antes del main(), con el objeto que el programa sepa que las funciones existen. De hecho los archivos *.h están llenos de prototipos de funciones, y las funciones como tal están en otros archivos *.c.

Ejemplo de prototipo:double area_trapecio(double B, double b, double h);

o simplemente:double area_trapecio(double, double, double);

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Declaración de funcionesEjemplos:

Los nombres de las variables en la declaración no necesitan ser iguales a aquellos en la definición (aunque se aconseja por orden).

Cuando se crean librerías, las declaraciones se ponen en un archivo .h y se llaman utilizando un #include

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Que pasa si no se declaran las funciones:

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Definición de funciones

La declaración de una función debe ser de la siguiente forma:

tipo_que_retorna nombre_de_funcion(lista_de_parametros)

{

cuerpo de la función

}

tipo_que_retorna y nombre_de_funcion deben ser los mismos especificados en el prototipo.

return

Termina la ejecución de una función y retorna el control a la función que la llamó

return valor_a_retornar;

valor_a_retornar es opcional. Si el tipo de retorno de la función es void, entonces no se puede retornar una expresión, pero si se puede usar el return solo.

Es una mala práctica de programación no retornar un valor en funciones que se dijo que se iba a retornar un valor.

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return

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Ambito de variables(variable scope)

El ámbito de una variable determina el rango del código sobre el cual dicha variable existe y por lo tanto puede ser utilizada.

Esto sirve para que se pueda volver a definir una variable con un mismo nombre en diferentes partes del programa sin que hayan conflictos entre ellos.

Se recomienda que el ámbito de una variable sea tan pequeño como sea posible, de modo que se reduzca el número de variables que se tengan que tener presentes cuando se programe, lo cual redunda en menores errores de programación.

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Ambito de variables(variable scope)

Si una variable es declarada dentro de un bloque (método/función/procedimiento), ésta será válida solo dentro de ese bloque y se destruirá al terminar el bloque. Adicionalmente, la variable no podrá verse ni usarse fuera del bloque (en el exterior del bloque).

La variable dentro del bloque es una variable local (variable auto) y solo tiene alcance dentro del bloque que se creó y sus bloques hijos, pero no en bloques hermanos ni padres.

Una variable definida fuera de cualquier bloque es una variable global y cualquier bloque puede acceder a ella y modificarla.

Ambito de las variables

Las variables se dividen en variables globales y locales.

Las variables locales sólo existen en el bloque en el cual se definieron { } y se deben declarar antes de utilizarlas:

Aquí ya no existe tmp2

Aquí existe tmp y tmp2

Aquí no existe ni tmp ni tmp2

Aquí existe tmp

Ambito de variables por bloques

Las variables (locales) sólo existen en el bloque en el cual se definieron. Los bloques se definen por { }

Si aquí se hace una referencia a b, aparecería unerror de compilación

Variables auto

auto es una palabra reservada de C que se supone que sirve para definir las variables locales. Como este es el comportamiento implícito de las variables en una función, dicha palabra nunca se usa.

Dicha palabra es inútil y existe porque la heredó el lenguaje C de su predecesor, el lenguaje B.

Variables statichttp://en.wikipedia.org/wiki/Static_variable

Las variables static son locales a la función en la que se definieron, pero existen durante toda la ejecución del programa.

Solo se inicializan la primera vez.

Cuidados con las variables globales

Póngale a las variables globales un nombre con sentido:

int i; // mal nombre para una variable globalint NUM_MAX_ITERAC; // buen nombre para una variable global

Unicamente declare variables globales cuando sea estrictamente necesario. Nunca las utilice si una variable estática podría hacer el mismo trabajo.

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Uso de la memoria RAM● Código del programa, las constantes cadena y las

constantes #define se guardan en el segmento de código (code segment)

● Variables globales, constantes globales creadas con const y variables static se crean en el segmento de datos (data segment); si no se han inicializado se guardan en un subconjunto del segmento de datos llamado .bss. Cualquier variable dentro del .bss se inicializa a cero.

● Variables locales (variables auto) (variables creadas en bloques {}), constantes locales creadas con const y llamados de funciones se crean en la pila de llamadas (call stack). La pila tiene un tamaño limitado por el sistema operativo. Modelo de memoria LIFO.

● Memoria dinámica (malloc) se toma del montón (heap) y se accede usando punteros.

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La pila de llamadas (call stack)http://en.wikipedia.org/wiki/Call_stack

La pila de llamadas o simplemente “la pila” es una estructura dinámica de datos LIFO, que almacena la información sobre las subrutinas activas (aquellas que se han llamado pero todavía no han completado su ejecución) de un programa. La principal razón de su uso, es seguir el curso del punto al cual cada subrutina activa debe retornar el control cuando termine de ejecutar.

La pila de llamadas está compuesta por los llamados marcos de pila (stack frames). Un marco de pila incluye la siguiente información:

● los argumentos (parámetros) pasados a la función;

● la dirección de memoria del código que se debe seguir ejecutándose una vez se retorne de la función (dirección de memoria que está dentro del segmento de código correspondiente a la función llamante);

● espacio para las variables locales de la función.

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La pila de llamadas (call stack)http://en.wikipedia.org/wiki/Call_stack

Aquí la DrawLine() está corriendo actualmente, y fue llamada por DrawSquare()

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La pila de llamadas (call

stack)

|

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Paso de parámetros:por valor o por referencia

Por valor: se hace una copia local de la información dentro de la función y por lo tanto el valor original no cambia.

Por referencia: se transfiere la dirección de memoria de la variable con un puntero y por lo tanto cualquier cambio a la variable hecha por la función se observa en la función invocadora. Se hace para cambiar el valor de la variable, o cuando los datos a pasar son muy grandes y se quiere acelerar los cálculos o conservar la memoria.

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x se está pasando por valory se está pasando por referenciaz es la salida de la función

Declaración de la funciónDefinición de la funciónLlamado de la función

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r pasa por valorp y A pasan por referencia

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Como hacer una función que devuelva más de dos variables?

1. Pasando punteros

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Como hacer una función que devuelva más de dos variables?

2. Retornando una estructura que contiene los valores deseados:

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Como hacer una función que devuelva más de dos variables?

3. Utilizar un híbrido: pasar un puntero a una estructura, que posteriormente es llenada:

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Punteros a variables estáticas

Como las variables estáticas se crean en el segmento de datos, un puntero a una variable estática siempre será válido incluso después de haberse salido de la función.

HACER EJEMPLO

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Variables estáticas cuando se tienen varios hilos (threads)

El C11 definión la palabra clave _Thread_local:

static _Thread_local int mivariable = 10;

Con esta palabra, cada hilo tendrá una variable estática diferente.

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Funciones recursivashttp://en.wikipedia.org/wiki/Recursion_%28computer_science%29

Son funciones que se llaman a si mismas.

Se debe poner mucho cuidado al escribir una función recursiva ya que esta no se debe llamar a si misma indefinidamente; debe haber un punto en el que la función en verdad retorne un valor. De lo contrario la función agotará toda la memoria de pila disponible en el computador y este terminará.

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Se debe tener en cuenta que las funciones recursivas pueden agotar la memoria de pila.

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Funciones inlinehttp://en.wikipedia.org/wiki/Inline_function

Con esta palabra, definida en C99, se solicita al compilador (si es posible) que inserte el cuerpo completo de la función en cada lugar donde se llama esta, en vez de generar código que llame a la función. El compilador no está obligado a cumplir esta instrucción. Esta instrucción es útil para incrementar la velocidad del código y se utiliza generalmente con funciones muy pequeñas. Bjarne Stroustrup, el creador de C++, sugiere que no se deben emplear macros (#define) para hacer funciones pequeñas sino que se deben utilizar funciones inline.

En el C99 el inline solo se puede colocar en el prototipo. Si se pone en la definición de la función, habrá error de compilación.

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Ejemplo de funciones inline

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Funciones anidadasGNU C extension

Una función anidada (nested) es una función encapsulada dentro de otra función. Solo puede ser llamada por la función que contenedora o por las funciones anidadas en el mismo nivel. Se utilizan para ocultar procedimientos que sólo son útiles localmente. Se deben definir junto con la declaración de variables al principio de la función.

La función main()Es obligatoria ya que es el punto de entrada al programa.

El standard C permite los siguiente formas de invocar a main():

No es necesario escribir una declaración para main().

Debe retornar siempre un int

Valores que retorna main()

0 = EXIT_SUCCESS indica que el programa terminó correctamente.

1 = EXIT_FAILURE indica que el programa terminó con un error

Estas constantes están definidas en stdlib.h

main() con parámetrosVer: http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Program-Arguments.html

argc (argument count) contiene el número de parámetros recibidos por el programa (incluyendo el nombre del programa mismo).

argv (argument vector) es una matriz de punteros a cada uno de los parámetros en el mismo orden en que fueron recibidos.

Es lo mismo que char **argv

El primer elemento del arreglo argv[0] contiene el nombre del programa (como se invocó). argv[1] indica el primer parámetro pasado al programa; argv[2] el segundo parámetro, y así sucesivamente.

La función getopt()● Está definida en unistd.h, se utiliza para

procesar opciones en línea de comandos, tal y como es común en la aplicaciones de consola.

● Soporta opciones de● un carácter: -a● múltiples opciones especificadas al mismo tiempo:

-a -b y -c se especifican como -abc● opciones con argumentos: -a arg, -i 3

● Ver:http://en.wikipedia.org/wiki/Getopt

http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Getopt.html

$ man 3 getopt (en Linux y MacOS)

La función getopt_long()

● Está definida en getopt.h, es una versión avanzada de getopt().

● Soporta opciones como:● un carácter: -a o de un nombre --name● múltiples opciones especificadas al mismo tiempo:

-a -b y -c se especifican como -abc● opciones con argumentos -a arg, --name=arg, -i 3

Ver:http://en.wikipedia.org/wiki/Getopt

http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Getopt.html

$ man 3 getopt (en Linux y MacOS)

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void exit (int exitcode);

Hace que el programa termine de forma natural.

Está definida en stdlib.h

exit(EXIT_SUCCESS); es equivalente a return 0;

exit(EXIT_FAILURE); es equivalente a return 1;

En Linux/BSD existe la librería sysexits.h la cual contiene varios códigos de error.

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Funciones variádicashttp://en.wikipedia.org/wiki/Variadic_function

Son funciones que toman un número variable de argumentos, que de algún modo se debe saber con antelación.

Se necesita especificar al menos un parámetro de un tipo de dato conocido. Los siguientes parámetros son opcionales y pueden variar en cantidad y en tipos de datos.

Se definen usando la librería stdarg.h.

Ver: http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Argument-Macros.html#Argument-Macros

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Llamado de funciones a través de punteros a funcioneshttp://en.wikipedia.org/wiki/Function_pointer

Un puntero a función es un tipo de puntero el cual en vez de referirse a datos, se refiere a la dirección del código ejecutable correspondiente a una función el cual se encuentra dentro de la memoria. Al invocar la función a la cual el puntero apunta, se ejecuta dicho código.

Aparentemente su uso es complicado, pero si se domina su uso, pueden ser fuente de una programación extremadamente eficiente y elegante.

Ver: http://www.newty.de/fpt/

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Material basado en:

http://www.slideshare.net/amraldo/introduction-to-c-programming-7898353

http://www.slideshare.net/petdance/just-enough-c-for-open-source-programmers

Wikipedia