第3回：関数　(10/14)

第２回演習：解答例

今日は関数についての演習を行う．

C言語をはじめとするプログラミング言語の仕様には，繰り返し現れる処理や頻繁に使われる処理を一箇所にまとめ，効率の良い記述を行う方法が用意されている．今日の演習で取り上げるこの仕組みは関数と呼ばれる．（BASICやFORTRANなど他の言語においてもサブルーチン，プロシージャと呼ばれる類似の機能が用意されている）

今までの演習で用いてきたC言語の printf(), scanf(), sqrt(), getchar() は，実は全て関数である．これらは「ライブラリ関数」と呼ばれ，C言語のコンパイラ（この演習で用いているのはBorland C）にあらかじめ付属しているものであり，必要な#include文の記述により，プログラム中から自由に呼び出すことができる．

そしてmain()も実は関数であるが，「この関数から全体の処理が開始される」ものとして規定されている．

したがって，C言語のプログラムは関数の集合であるといえる．関数はソースコード中においていくつも，何度も呼び出すことができる．今回は関数を「作る」演習を行う．

関数とは

関数とは，例えて言えば材料（引数，ひきすう）を渡すと，レシピ（関数の定義）に基づいて調理し，料理（戻り値，もどりち）を届けてくれるようなものである．

例：二つの数a，bを渡すと，aのb乗とbのa乗を計算してその和を返し，表示するプログラムを作ってみよう
ただし，整数乗の和を計算する．(pow関数を忘れた時に使える)

関数なし関数版


#include <stdio.h>
 
  
 
 
 
void main()
{
	int a,b,i,wa,bekijo1=1,bekijo2=1;
	
	printf("a=");scanf("%d",&a);
	printf("b=");scanf("%d",&b);

	for(i=0;i<b;i++){		/* a^bの計算 */
		bekijo1 *= a;
			}
	for(i=0;i<a;i++){		/* b^aの計算 */
		bekijo2 *= b;
			}
	wa = bekijo1+bekijo2
	printf("a^b+b^a=%d¥n",wa);    
}


#include <stdio.h>
 
/* べき乗を計算するための関数*/
int bekijo(int c,int d)
{
    int i,keisan=1;
	for(i=0;i<d;i++){
		keisan *= c;
			}
    return keisan; /* 値を返すreturn文 */
}
 
void main()
{
    int a, b, wa;
 
	printf("a=");scanf("%d",&a);
	printf("b=");scanf("%d",&b);
 
    wa = bekijo(a,b)+bekijo(b,a); /* 関数を呼び出す */
 
    printf("a^b+b^a=%d¥n",wa);
}

ソースコード中に赤字で示した部分に注意．関数を使う場合は，べき乗を計算する箇所が「bekijo」という名前の関数の呼び出しになっている．

ここで「bekijo」という名前の関数は，ソースコード上方で定義しており，整数型の「引数」を2つとり，整数型の「戻り値」を返す関数としている．

なんだかmain文がすっきりしたような気がする．

では，関数の作り方について説明する．

関数の定義のしかた，関数の引数と戻り値

ここでは，上の例をもとに整数型の引数を2つとり，整数型の戻り値を返す関数の場合：


int bekijo (int c , int d)
{
    int i,keisan=1;
    for(i=0;i<d;i++){
		keisan *= c;
			}
	return keisan; 
}


戻り値の型　関数名（引数１の型　変数名１，引数２の型　変数名２， ．．．）
{
 
    /*  ここに処理を記述  */
 
    return xxx;    /*  xxxが戻り値  */
}

関数の書き方のルール

「引数」の個数は 0（なし）, 1個, 2個, 3個, ... 任意の数
「戻り値」の個数は 0個または1個，つまり戻り値「有り」か「無し」かのどちらか．
関数の名前（関数名）は，変数名と同じく a-z, A-Z, 0-9, _ などの組み合わせ．
関数名は予約語（int, float など）以外，既に定義されている関数名（main, sqrt など）以外のもの．
関数内で宣言した変数（引数を含む）は，その関数内のみで有効．他の関数では使えない．
関数を呼び出すより前（＝ソースコードの上の方）に関数の定義（本体）を書く．
呼び出し元と呼び出し先の引数の「型」および「個数」を一致させる必要がある．

関数の呼び出しにともない実行される処理の順序．

関数の呼び出し元（ここではmain関数内の bekijo(a, b) の部分）から「引数」a, b を伴って関数waに処理が移る．
関数が呼び出された時点での変数 a, b の値がコピーされ， c, d として受け取る．
関数内でいろいろな処理をした後，return文に到達すると，値を返す（return文）動作が行われ，ここで関数の処理が終了する．（return文以降に記述された処理は実行されない）
関数の戻り値（ここでは関数bekijo 内の return で指定された変数 x の値）を，main内のwaに代入．

処理の流れ，引数（変数）のコピーや，return による値の戻りをよく理解すること．

戻り値や引数を持たない関数の例

関数の役割を考えた時，引数や戻り値が不要な場合が考えられる．
そのような場合は voidというキーワードを使う．
以下に様々な引数，戻り値の組み合わせを例示する．


#include <stdio.h>
 
/* 引数なし，戻り値無し の関数*/
void moji_hyouji(void)
{
    printf("単なる文字の表示です．¥n");
    return;       /*  戻り値「なし」なので，returnのみ記述する．この場合は省略可  */
}
 
 
/* 引数あり，戻り値無し の関数*/
void wano_hyouji(int a, int b)
{
    int x;
 
    x = a + b;
    printf("二つの数の和は，%dです．¥n", x);
 
    return;       /*  戻り値「なし」なので，returnのみ記述する．この場合は省略可  */
}
 
/* 引数あり，戻り値あり の関数*/
int wano_keisan(int a, int b)
{
    int x;
 
    x = a + b;
 
    return x; /* これは絶対必要！ */ 
}
 
void main()
{
    int a, b, sum;
 
    printf("一つ目の数を入力してください：");
    scanf("%d", &a);
    printf("二つ目の数を入力してください：");
    scanf("%d", &b);
 
    moji_hyouji(); 
  
    wano_hyouji(a, b);
 
    sum = wano_keisan(a, b);
    printf("合計は %d です．¥n", sum);
}

演習課題

（１）キーボードから長方形の二辺の長さ（整数）を入力すると，面積を計算し画面に出力するプログラムを作成せよ．

（２）（１）を利用して，面積を計算し画面に出力するプログラムを関数を用いて作成せよ．
ただし，引数２つ，戻り値ありとする．

（３）（２）を利用して，二辺の長さを実数にしたときのプログラムを作成せよ．

（４）（２）を利用して，戻り値なしで計算結果を表示するプログラムを作成せよ．

（５）自然数 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．但し，0! = 1 である．（注：C言語では「！」は否定を表す演算子）
ヒント：まず作成する関数の引数の「型」と「個数」，戻り値の「有無」，「型」を検討しよう．

（６）（５）の関数を利用して，キーボードから自然数 n, r を入力すると，n 枚のカードから r 枚選ぶ組み合わせの数を求めるプログラムを作成せよ．
ヒント：①まず， n >= r である必要がある．②nCr = n! / ((n-r)! r!)

授業終了時までのプログラムと完成した提出用プログラムをoh-meijiシステムを使って提出すること．
授業終了時に送るのは出席の確認用であり，完成した課題は提出用の回に送ること．
（提出期限を厳守し，提出用の回に提出しないと採点を行わない）