第3回：関数(1)　(4/25)

第２回演習：解答例

今週は，関数の使い方について勉強します。

キーワード：「関数」「引数」「戻り値」

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。

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。

3-1

課題（１）

たとえば，みなさんになじみの深い三角関数はすでに用意されているので，試しに使ってみよう。以下のプログラムを参考に，角度を0度から360度まで1度ずつ変えたときの，sinの値を各行に出力するプログラムを作成してみよう。sin関数は，求めたい角度をラジアンで関数に入力する（渡す）と，その角度の時のsinの値が戻ってくる。計算上，円周率はpi=3.141とする。


#include <stdio.h>		/*printfなどの命令を使うためのファイルの読み込み*/
#include <math.h>		/*sin関数など数学用の関数を使うためには必ず読み込むこと*/

void main()
{
	double rad,pi;		/*sin(double x)のため，変数ｘはdouble型で定義すること*/
	double x;
	
	pi=3.141;			/*πの定義*/
	rad = 10.0/180.0*pi;	/*sin関数の引数は，ラジアン[rad]にすること*/
	
	
	x=sin(rad);
	
	printf("角度１０°の時のsinの値は%1.3fです。¥n",x);
	
}

結果の例（こんな風に表示されるようにプログラムを考える）：　

0.000000
0.017452
0.034898
．．．．

関数の定義

用意された関数を利用するばかりでは，つまらない。ここで，関数の中身はどうなっているのかを，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で見てみよう。

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>
 
int bekijo(int c,int d)　/* べき乗を計算するための関数定義*/
{
	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);
}

関数なしの場合，aのb乗の計算とbのa乗のようにとてもよく似たプログラムを繰り返し記述している。（無駄な感じ）
関数を使うと，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おり，うまい具合に一つのループで，二通りの計算ができている。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。

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数を2つ受けとり，計算結果を整数型で一つ返す関数を見てみる。


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．

3-2

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

（２）キーボードから整数を入力すると，その数の階乗（３！なら　3×2×1）を計算し画面に出力するプログラムを作成せよ。（関数を使わないで良い）

（３）（２）のプログラムの，階乗を計算する部分を関数として書き換えよ。

（４）（３）で作成した関数を利用して，1から10の10個の数の階乗の和を求めるプログラムを作成せよ．

（５）関数からは，数字（値）を一つだけしかmain関数に戻すことはできない。複数の数字や配列をmain関数に戻す方法を考え，答えなさい。

（１），（４），（５）を解答用紙に記入し，提出すること。

第3回：関数(1) (4/25)