Оволодіння функціями в C++: посібник по вбудованих і функціях, визначених користувачем 🚀💻

Функції є основними будівельними блоками будь-якої програми на C++. Вони дозволяють розробникам ефективно організовувати, структурувати та повторно використовувати код. У цьому блозі ми дослідимо, що таке функції, як вони спрощують програмування, а також як використовувати як вбудовані функції C++, так і створювати власні функції, визначені користувачем. Ми також розглянемо основні приклади, такі як математичні операції, генерація випадкових чисел та інше!

Що таке функції в C++? 🛠️

Функція — це повторно використовуваний блок коду, що виконує конкретне завдання. Функції дозволяють нам розбивати програми на менші, керовані та модульні частини. Замість того, щоб писати довгий, монолітний код у функції main(), ми можемо розділити завдання на повторно використовувані функції, що робить програму зрозумілішою, легшою для налагодження та підтримки.

Ключові особливості функцій

1. Абстракція: Ви можете зосередитись на тому, що робить функція, не турбуючись про те, як вона працює всередині.
2. Повторне використання: Функції можна викликати кілька разів з різними вхідними даними.
3. Модульність: Програми розбиваються на логічні одиниці функціональності.
4. Полегшене налагодження: Ізольований код у функціях спрощує налагодження.

Чому використовувати вбудовані та визначені користувачем функції?

Вбудовані функції

C++ надає безліч вбудованих функцій через бібліотеки, такі як для математичних операцій, для випадкових чисел і багато іншого. Ці функції:

• Економлять час на розробку.
• Перевірені та оптимізовані для продуктивності.
• Допомагають уникнути "перевинайдення колеса".

Функції, визначені користувачем

Іноді функціональність, яка вам потрібна, є унікальною для вашої задачі. Функції, визначені користувачем, дозволяють написати власний код для виконання специфічних завдань, таких як обчислення бонусів, форматування виводу чи обробка даних.

Розуміння вбудованих функцій у C++

1. Математичні функції (``) 🧮

Бібліотека `` надає функції для математичних обчислень, таких як квадратні корені, тригонометрія, піднесення до степеня та округлення.

Приклад: Використання математичних функцій

#include   
#include  // Необхідно для математичних функцій  
using namespace std;  

int main() {  
 double num;  
 cout << "Введіть число: ";  
 cin >> num;  
 cout << "Квадратний корінь: " << sqrt(num) << endl;  
 cout << "Кубічний корінь: " << cbrt(num) << endl;  
 cout << "Стеля: " << ceil(num) << endl;  
 cout << "Підлога: " << floor(num) << endl;  
 cout << "Сінус: " << sin(num) << endl;  
 cout << "Косинус: " << cos(num) << endl;  
 double power;  
 cout << "Введіть степінь, до якого піднести число: ";  
 cin >> power;  
 cout << "Результат: " << pow(num, power) << endl;  
 return 0;  
}

Виведення:

Введіть число: 12.5  
Квадратний корінь: 3.53553  
Кубічний корінь: 2.33441  
Стеля: 13  
Підлога: 12  
Сінус: 0.948984  
Косинус: -0.315593  
Введіть степінь, до якого піднести число: 2  
Результат: 156.25

2. Генерація випадкових чисел (та) 🎲

Випадкові числа часто використовуються в іграх, симуляціях та тестуванні. Бібліотека `надає функції, такі якrand()іsrand()`.

Як працюють випадкові числа

• rand(): Генерує псевдовипадкове число від 0 до RAND_MAX.
• srand(): Ініціалізує генератор випадкових чисел для унікальних послідовностей.
• Використовуйте операцію modulus (%), щоб контролювати діапазон випадкових чисел.

Приклад: Кидання грального кубика

#include   
#include  // Для rand і srand  
#include  // Для time (використовується в srand)  
using namespace std;  

int main() {  
 srand(static_cast(time(0))); // Ініціалізація генератора випадкових чисел  
 int min = 1, max = 6; // Діапазон для 6-стороннього кубика  
 cout << "Кидаємо кубик 10 разів..." << endl;  
 for (int i = 0; i < 10; ++i) {  
 int randomNum = (rand() % (max - min + 1)) + min; // Випадкове число в діапазоні  
 cout << "Кидок " << i + 1 << ": " << randomNum << endl;  
 }  
 return 0;  
}

Виведення:

Кидаємо кубик 10 разів...
Кидання кубика 1: 4  
Кидання кубика 2: 6  
Кидання кубика 3: 2  
...

Важлива примітка:

Якщо не використовувати srand(), генератор випадкових чисел буде видавати одну й ту саму послідовність чисел кожного разу при запуску програми.

Написання функцій, визначених користувачем у C++

Функція, визначена користувачем дозволяє створювати власну поведінку для конкретних завдань.

Структура функції

return_type function_name(parameters) {  
 // Тіло функції  
 return value; // Необов'язково  
}

Приклад: Додавання двох чисел

#include   
using namespace std;  

// Оголошення функції  
int addNumbers(int a, int b);  
int main() {  
 int num1, num2;  
 cout << "Введіть два числа: ";  
 cin >> num1 >> num2;  
 int sum = addNumbers(num1, num2); // Виклик функції  
 cout << "Сума: " << sum << endl;  
 return 0;  
}  
// Опис функції  
int addNumbers(int a, int b) {  
 return a + b; // Повертає суму  
}

Виведення:

Введіть два числа: 10 20  
Сума: 30

Використання функцій для модульного коду

Аналогія з босом і працівниками 🧑‍💻👷

Уявіть, що main() — це бос, а функції — це працівники:

1. Бос призначає завдання (виклики функцій).
2. Працівники (функції) виконують завдання і звітують назад.

Приклад: Модульне структурування програми

#include   
using namespace std;  

void readInput(int &a, int &b);  
int processInput(int a, int b);  
void provideOutput(int result);  
int main() {  
 int num1, num2, sum;  
 readInput(num1, num2);  
 sum = processInput(num1, num2);  
 provideOutput(sum);  
 return 0;  
}  
void readInput(int &a, int &b) {  
 cout << "Введіть два числа: ";  
 cin >> a >> b;  
}  
int processInput(int a, int b) {  
 return a + b;  
}  
void provideOutput(int result) {  
 cout << "Сума: " << result << endl;  
}

Найкращі практики при використанні функцій

Тримайте функції спрямованими:

• Функція повинна виконувати одне завдання і робити це добре.
• Називайте функції описово, наприклад, calculateSum().

Уникайте глобальних змінних:

• Передавайте параметри та значення для повернення, щоб зберігати незалежність функцій.

Використовуйте значення за замовчуванням для параметрів:

• Забезпечте значення за замовчуванням для параметрів, коли це доречно:

int multiply(int a, int b = 1) {   
 return a * b;   
}

Використовуйте вбудовані бібліотеки:

• Досліджуйте ,, та інші для надійної, протестованої функціональності.

Висновок 🎉

Функції є основою модульного програмування в C++. Засвоївши вбудовані функції та навчившись писати власні функції, ви зможете створювати ефективний, повторно використовуваний та легкий для розуміння код. Почніть з вивчення бібліотек, таких як та, щоб побачити силу абстракції на практиці.

Наступні кроки:

• Практикуйтесь у написанні власних функцій.
• Експериментуйте з вбудованими бібліотеками, такими як ,, та ``.
• Занурюйтесь у стандартну бібліотеку C++ для ще більшої кількості інструментів!

З функціями ваші програми на C++ стануть більш читабельними, підтримуваними та масштабованими. Щасливого кодування! 🚀

Перекладено з: Mastering Functions in C++: A Guide to Built-In and User-Defined Functions 🚀💻