第4回：関数(2)　(5/2)

関数ですが，関数を使うことはできても，関数を定義するのが難しい様です。今週は，引き続きいろいろな関数の定義を演習を通して学習する。

キーワード：「関数」「引数」「戻り値」

関数とは

関数とは，引数を渡すと，関数の定義に基づいて戻り値を届けてくれる。

関数の定義のしかた，関数の引数と戻り値

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．

1. 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bekijoに処理が移る。
2. 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。
3. 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）
4. 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。

変数の有効範囲（スコープ）

関数の中で宣言する変数のことをローカル変数という． 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，即ち ｛ から ｝ までのブロック内に限られる．この変数の有効範囲のことを変数のスコープと呼ぶ．したがって，異なる関数内に「同じ名前」の「異なる変数」を用いる事が可能である．

以下のプログラムで，どのような結果が得られるか，考えなさい．

#include <stdio.h>
 
void funca(int x)
{
	/*この変数は main 内の x とは別物*/
	
	printf("funca_ｘの初期値：%d¥n",x);	  /* funca内のｘの初期値の表示 */

	x += 5;
	
	printf("funca_ｘの結果：%d¥n",x);	  /* funca内で演算した結果の表示 */
}
 
void main()
{
	int x;      /*  この変数は funca 内の x とは別物  */
	x = 3;
	
	printf("main_ｘの初期値：%d¥n",x); /*  main内のｘの初期値の表示  */
	
	funca(x);
	
	printf("main_ｘの結果：%d¥n",x);	/*  funca実行後のmain内のｘの値の表示  */
}

画面に表示される結果

main_xの初期値：3
funca_xの初期値：？
funca_xの結果：？
main_xの結果：？

さて，それぞれなんと表示されるだろう。まずは考えて見て，次にプログラムを実行して確認すること。

三角形

三角形の底辺の長さと高さを入力する時，面積を求めて戻す関数を作成せよ

#include <stdio.h>

float sankaku(int a, int b) 
{
    float s;

    s = a * b / 2.0;

    return s;
}

void main()
{
    int a, b;
    float s;

    printf("三角形の面積を求めます\n");
    printf("底辺の長さを入力してください：");
    scanf("%d", &a);
    printf("高さを入力してください：");
    scanf("%d", &b);

    s = sankaku(a, b);        //関数を呼び出す

    printf("三角形の面積は，%fです．", s);
}

演習課題

（１）よく使う関数を用意しておこう．

１．二つの整数を渡すと，大きい方を答える関数
２．整数の2乗を計算する関数
３．整数の3乗を計算する関数
４．整数のn乗を計算する関数
５．整数の階乗を計算する関数

main関数の部分はこんな感じ．あとは，関数の定義部分を作ってみよう．

void main()
   {
   int a, b, n;
   printf("aの値を入力してください：");
   scanf("%d", &a);
   printf("bの値を入力してください：");
   scanf("%d", &b);
   printf("n乗のnの値を入力してください：");
   scanf("%d", &n);
   printf("大きい数の値は%d\n", large(a, b));
   printf("aの2乗は%d\n", square(a));
   printf("bの3乗は%d\n", cube(b));
   printf("aの%d乗は%d\n", n, power(a, n));
   printf("bの階乗は%d\n", factorial(b));
   }

（２）半径を入力すると，球の表面積および体積を求めるプログラムを，関数square, cubeを用いて作成せよ．面積は実数であることに注意．ただし，円周率は3.14とする．

（３）実数xの値を入力し，y=5x⁵-12x⁴+3x+1を求めるプログラムを関数powerを用いて作成せよ．

（アドバンスド）先週の階乗を求める関数を，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．（これを再帰呼出といいます）