第5回：関数（２）

前回に引き続き関数を取り上げます．

前回のこたえ

【練習】

・長方形の二辺の長さを渡すと，面積を戻す関数を作成してみよう．

/* 長方形の二辺の長さを渡すと，面積を戻す関数 */

#include <stdio.h>

int area(int a, int b)
{
    return a * b;
}

void main()
{
    int a, b;
	
    printf("たて＝"); scanf("%d", &a);
    printf("よこ＝"); scanf("%d", &b);
	
    printf("面積＝%d", area(a,b));
}

・円の半径を渡すと，面積を戻す関数を作成してみよう．　面積は，実数であることに注意．

/* 円の半径を渡すと，面積を戻す関数 */

#include <stdio.h>

float carea(int r)
{
    return r * r * 3.14;
}

void main()
{
    int r;
	
    printf("半径＝"); scanf("%d", &r);
	
    printf("面積＝%f", carea(r));
}

【演習】

ある数 n の階乗 n! を求めるプログラムを，関数を用いて作成せよ

ただし，0! = 1 であることに注意．

/* ある数 n の階乗 n! を求めるプログラム */

#include <stdio.h>

float fact(int n)
{
    int i;
    float f = 1.0;

    for(i=0; i<n; i++){
        f *= (i + 1);
    }

    return f;
}

void main()
{
    int n;
	
    printf("n＝"); scanf("%d", &n);
	
    printf("n!＝%.f", fact(n));
}

ここで，　n! = n * (n-1)! であることを利用してプログラムを書くと，どうなるか？考えてみよう．

C言語では，関数の中から自分自身を呼び出すことができます．（これを再帰といいます）

どうなっているのか，わかるかな？

/* ある数 n の階乗 n! を求めるプログラム */
/* 再帰関数バージョン*/

#include <stdio.h>

float fact(float n)
{
    if(n == 0){
        return 1.0;
    }else{
        return n * fact(n-1);
    }
}

void main()
{
    int n;
	
    printf("n＝"); scanf("%d", &n);
	
    printf("n!＝%.f", fact(n));
}

変数のスコープ

　変数は，宣言する場所によって，その有効範囲が異なります．同じ変数名なのに，関数によって値が違ってくるのは，このためです．

　ある関数の中で宣言した変数のことをローカル変数といいます．ローカル変数を利用できる範囲は，変数を宣言した関数の中に限られます．この変数の有効範囲のことを変数のスコープと呼びます．

int funca()
{
int y;

.....

return y;
}

 変数yの有効範囲

変数yは，関数funcaの中のみ有効
void main()
{
int x;
x = 3;
y = 4;　×エラー！！
}		 main関数では，変数yは使えません

　関数の外で宣言した変数のことをグローバル変数といいます．グローバル変数は，どの関数からも参照できます．

int y;
int funca()
{
....

return y;
}

 変数yの有効範囲

変数yは，main関数の中でも使える
void main()
{
int x;
x = 3;
y = 4;　◎
}

値参照(Call by value)

これまでの関数では，mainから関数へ変数の値（中身）が渡されています．これを値参照(Call by value)といいます． 値参照では，関数を呼びだした元の変数は変化しません．元の関数に結果を返すにはreturn文を用います．このため，戻り値はひとつです．

簡単なプログラムで確認してみましょう．

#include <stdio.h>

int test(int a) 
{
    a += 10;

    return a;
}

void main()
{
    int a, b;

    printf("aの値を入力してください：");
    scanf("%d", &a);

    b = test(a);

    printf("aの値は%d\nbの値は%d\n", a, b);
}

aに2を入力すると，結果はどのように表示されるだろう．

これまでは，一つの値しか関数から戻すことができなかった．また，同じ変数名を使っていても，関数の方で値を変えても，mainでは変化しなかった．これは，関数には変数の中身が伝えられているためです．

ここで，関数から複数の値を戻したい場合や，文字列や配列データを渡したい場合を考えよう．この場合，関数に変数のしまってある場所を伝え，その場所のデータを関数で使うようにすれば，よいと考えられる．

変数のしまってある場所（アドレス）を扱うのは，ポインタの出番です．

アドレス参照(Call by reference)

ポインタを用いて，変数の場所を関数に渡したプログラムの例です．

#include <stdio.h>

int test2(int *a)        /* 変数aのアドレスを受け取る（ポインタ変数） */
{
    *a += 10;             /*aの指すアドレスの中身に1を加えるから，main関数でも変化する */

    return *a;
}

void main()
{
    int a, b;

    printf("aの値を入力してください：");
    scanf("%d", &a);

    printf("関数へ渡す前のaの値は，%dです\n", a);

    b = test2(&a);        /* 変数aのアドレスを関数に渡す */

    printf("関数から戻ると...\naの値は%d\nbの値は%d\n", a, b);
}

aに2を入力すると，どのように関数にわたり，

ポインタを用いて，アドレスを関数に渡せることがわかりました．

では，関数に配列データを渡してみましょう．

まずは，入力された文字の長さを返す関数を作ってみましょう．

配列の受け渡し

配列を受け渡している例を見てください．

#include <stdio.h>

void dim_init(int *ary, int no, int val)
{
    int i;

    for(i = 0; i < no; i++){
        ary[i] = val;
    }
}

void main()
{
    int i;
    int  ary[] = {1,2,3,4,5};

    dim_init(ary, 5, 0);

    for(i =0; i < 5; i++){
        printf("ary[%d] = %d\n", i, ary[i]);
    }
}

このプログラムは，配列aryの先頭からno番目までの要素の値をvalに設定する関数です．関数の初期化などの際に用います．関数には，配列の先頭のアドレス（ary）が渡されるので，関数側ではポインタ（int *ary）で受け取っています．関数で変更の加えられたデータは，特に戻り値を指定していませんが，main関数では，その変更が反映されます．

文字列の受け渡し

はじめに，文字列の扱い方を復習しよう．

文字列は，配列として扱うことを思い出してください．関数に文字列を受け渡すには，上記の配列の場合と同様，ポインタを用います．

ここで，文字の長さを数えるプログラムを関数を用いて書き換えてみよう．

#include <stdio.h>

void main()
{
    char str[128];
    int  i;

    printf("文字列を入力してください：");
    scanf("%s", str);

    for(i = 0; str[i] != 0x00; i++);

    printf("入力された文字列は，%sです．", str);
    printf("文字数は，%dです．",i);
}

ここで，青い色の部分を関数にしてみよう．

#include <stdio.h>

int moji_nagasa(char *str)
{
    int i;

    for(i = 0; str[i] != 0x00; i++);

    return(i);
}

void main()
{
    char str[128];
    int  i;

    printf("文字列を入力してください：");
    scanf("%s", str);
    printf("入力された文字列は，%sです．", str);
    printf("文字数は，%dです．", moji_nagasa(str));
}

演習

（１）　変数 a と b の値を，入れ替える関数を作成せよ．

（２）　配列の要素の和を求める関数を作成せよ．

（３）　ある文字列を入力したとき，文字数を数える関数を利用して，文字を逆に並べる関数を作成せよ．