funciones y procedimeintos

Programación en C++/Funciones
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Funciones
Definiendo una función
Una función es un conjunto de líneas de código que realizan una tarea
específica y puede retornar un valor. Las funciones pueden tomar
parámetros que modifiquen su funcionamiento. Las funciones son
utilizadas para descomponer grandes problemas en tareas simples y
para implementar operaciones que son comúnmente utilizadas durante
un programa y de esta manera reducir la cantidad de código. Cuando
una función es invocada se le pasa el control a la misma, una vez que
esta finalizó con su tarea el control es devuelto al punto desde el cual la
función fue llamada.
<tipo> [clase::] <nombre> ( [Parámetros] )
{
cuerpo;
}
Ejemplo de una función
Para comenzar, vamos a considerar el caso en el cual se desea crear la función cuadrado(), misma que deberá volver
el cuadrado de un número real (de punto flotante), es decir, cuadrado() aceptará números de punto flotante y
regresará una respuesta como número flotante.
Nota: aunque para la función que veremos el tipo de retorno coincide con el tipo de parámetro pasado, algunas veces
las cosas pueden cambiar, es decir, no es obligatorio que una función reciba un parámetro de un tipo y que tenga que
regresar una respuesta de dicho tipo.
// regresar el cuadrado de un número
double cuadrado(double n)
{
return n*n;
}
Parámetros
Normalmente, las funciones operan sobre ciertos valores pasados a las mismas ya sea como constantes literales o
como variables, aunque se pueden definir funciones que no reciban parámetros. Existen dos formas en C++ de pasar
parámetros a una función; por referencia o por valor. El hecho es que si en una declaración de función se declaran
parámetros por referencia, a los mismos no se les podrá pasar valores literales ya que las referencias apuntan a
objetos (variables o funciones) residentes en la memoria; por otro lado, si un parámetro es declarado para ser pasado
por valor, el mismo puede pasarse como una constante literal o como una variable. Los parámetros pasados por
referencia pueden ser alterados por la función que los reciba, mientras que los parametros pasados por valor o copía
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no pueden ser alterados por la función que los recibe, es decir, la función puede manipular a su antojo al parámetro,
pero ningún cambio hecho sobre este se reflejará en el parámetro original.
Parametros por valor
La función cuadrado() (ver arriba) es un clásico ejemplo que muestra el paso de parámetros por valor, en ese
sentido la función cuadrado() recibe una copia del parámetro n. En la misma función se puede observar que se
realiza un calculo ( n*n ), sin embargo el parámetro original no sufrirá cambio alguno, esto seguirá siendo cierto aún
cuando dentro de la función hubiera una instrucción parecida a n = n * n; o n*=n;.
Parametros por referencia
Para mostrar un ejemplo del paso de parámetros por referencia, vamos a retomar el caso de la función cuadrado,
salvo que en esta ocasión cambiaremos ligeramente la sintaxis para definir la misma. Veamos:
// regresar el cuadrado de un número
double cuadrado2(double &n)
{
n *= n;
return n;
}
Al poner a prueba las funciones cuadrado() y cuadrado2() se podrá verificar que la primera de estas no cambia el
valor del parámetro original, mientras que la segunda sí lo hace.
Llamar a una función
Una vez que en su programa se ha definido una función, esta puede ser llamada las veces que sean necesarias. Para
llamar a una función basta con hacer referencia a su nombre y si la misma requiere de parámetros estos deberán
indicarse dentro de parentesis. Para llamar a una función que no requiera de parámetros se deberá indicar el nombre
de la misma seguida de parentesis vacios. Por ejemplo, para llamar a la función cuadrado() vista anteriormente,
podemos emplear:
cout << cuadrado(25);
cout << cuadrado(X);
R = cuadrado(X); // guardar en R el cuadrado de X
Funciones void
Bajo ciertas circunstancias se deseará escribir funciones que no regresen valor alguno (esto sería algo parecido a
escribir procedures en Pascal) y para ello podemos declarar a la función como void. La palabra reservada void es
utilizada para declarar funciones sin valor de retorno y también para indicar que una función específica no requiere
de parámetros. Por ejemplo, la función pausa() que se verá en seguida, no devolverá valor alguno y la misma no
requiere de parámetros.
// esta función requiere de la librería iostream
void pausa(void)
{
cout << "Por favor presione <Enter>...";
cin.get();
cin.ignore(255, '\n'); // rechazar caracteres introducidos antes
de <Enter>
}
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Notas: se debe de aclarar que el uso de la palabra void dentro de los parentesis es opcional al momento de declarar
una función. Asi, la función pausa() podría haberse declarado como void pausa(), y la misma puede invocarse como:
pausa();.
Funciones anidadas
A diferencia de Pascal, el lenguaje C,C++ no permite anidar funciones, sin embargo, dentro de una funcíon puede
existir la llamada a una o más funciones declaradas previamente.
Funciones de tipo puntero (*)
En muchas ocasiones se desea que ciertas funciones regresen una referencia o puntero hacia un tipo ( sea éste
estructurado o no) específico de dato en lugar de un valor específico. En tales casos, la función se deberá declarar
como para que regrese un puntero. Por ejemplo, supongamos que deseamos crear una función para convertir un
número entero en notación decimal a una cadena de caracteres en forma de números binarios, luego, la función
mencionada podría escribirse para que reciba el número entero como parámetro y regrese un puntero a una cadena de
caracteres conteniendo la conversión. Para ser más puntuales, vamos a escribir un programa en donde se verá la
función binstr(), y cuyo objetivo será precisamente convertir números decimales en cadenas binarias.
Nota: observe que en la sintaxis para declarar funciones tipo puntero se debe de poner el símbolo * despues del tipo
y antes del nombre de la función que se está declarando. Esto se puede ver en el programa, ya que la función binstr
se declara como: char *binstr(unsigned int);
#include <iostream.h>
#include <string.h>
using namespace std;
// declaración de prototipo
char *binstr(unsigned int);
// punto de prueba
int main()
{
int n = 128;
count << "decimal = " << n << ",
cin.get();
}
binario = " << binstr(n) << endl;
// definición de función binstr()
// nota: esta funcion requiere de la librería estándar string
char *binstr(unsigned int n)
{
static char buffer[65];
int i = 0;
strcpy(buffer, "0");
if (n > 0) {
while (n > 0) {
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buffer[i] = ( n & 1 ) + '0';
i++;
n >>= 1;
}
buffer[i] = '\0';
strrev(buffer);
}
// fin (n > 0)
return buffer;
}
Variables estáticas y automáticas
Dentro de una función, las variables y/o constantes pueden ser declaradas como: auto (por omisión) o como static.
Si una variable dentro de una función es declarada como estática significa que la misma retendrá su valor entre las
llamadas a la función. Por otro lado, la variables automáticas pierden su valor entre las llamadas. En el programa
anterior puede verse que el arreglo de caracteres (buffer[65]) se ha declarado como estático para garantizar que dicho
buffer retenga los datos aún despues de que la función termine. En el mismo ejemplo, si el buffer no se declara como
estático, el contenido del mismo podría ser destruido al salir de la función y los resultados obtenidos podrían ser no
deseados.
Parámetros constantes
Los parámetros usados por una función pueden declararse como constantes ( const ) al momento de la declaración de
la función. Un parámetro que ha sido declarado como constante significa que la función no podrá cambiar el valor
del mismo ( sin importar si dicho parámetro se recibe por valor o por referencia ).
Ejemplo:
int funcionX( const int n );
void printstr( const char *str );
Parámetros con valor por defecto
Los parámetros usados por una función pueden declararse con un valor por defecto. Un parámetro que ha sido
declarado con valor por defecto es opcional a la hora de hacer la llamada a la función. Ejemplo: Dada la función:
void saludo( char* mensaje = "Hola mundo" );
la misma puede ser invocada como:
saludo(); // sin parámetro
saludo("Sea usted bienvenido a C++"); // con parámetro
Para ver un ejemplo más, vamos a considerar el caso de la función binstr() del programa funciones01. Ahora, vamos
modificar dicha función, salvo que esta ocasión nos interesa que la misma sirva para convertir números decimales en
cadenas numéricas y cuya base de conversión sea pasada como parámetro. Es decir, la función de la que estamos
hablando podrá convertir números decimales a: binario, octal, decimal, hexadecimal, etc.; y la única condición será
que la base indicada esté entre el 2 y el 36, inclusive.
Nota: Ya que la función servirá para convertir números a cualquier representación la nombraremos como numstr()
en lugar de binstr(). Si la función es invocada sin el parámetro base regresará una cadena de digitos decimales.
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#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
// declaración de prototipo
char *numstr(unsigned int, const int base = 10);
// punto de prueba
int main()
{
int n = 128;
count "decimal = " << n << ",
count "decimal = " << n << ",
cin.get();
}
binario = " << numstr(n, 2) << endl;
octal.. = " << numstr(n, 8) << endl;
// definición de función numstr()
// nota: esta funcion requiere de la librería stdlib.h
char *numstr(unsigned int n, const int base)
{
static char buffer[65];
itoa(n, buffer, base);
return buffer;
}
Parámetros de tipo puntero
Anteriormente se mencionó que en C++ los parámetros a una función pueden pasarse por valor o por referencia, al
respecto, podemos agregar que los parámetros también pueden pasarse como punteros. El paso de parámetros de
punteros es bastante parecido al paso de parámetros por referencia, salvo que el proceso de los datos dentro de la
función es diferente. Por ejemplo, las funciones:
void referencia( int &X ) { X = 100; }
void puntero( int *X ) { *X = 100; }
ambas reciben un puntero o referencia a un objeto de tipo entero, por lo tanto cualquiera de las funciones del ejemplo
puede cambiar el valor de la variable entera apuntada por X, la diferencia radica en la forma en que cada una de las
mismas lleva cabo la tarea. Si en la función puntero() en lugar de usar *X = 100; se usara X = 100; se le asignaría
100 al puntero X, más no al objeto apuntado por X, y esto podría ser la causa de que el programa se terminara de
manera abrupta.
Parámetros estructurados
Al igual que cualquier otro tipo los parámetros de tipo estruturado pueden pasarse por valor o por referencia, sin
embargo, podría ser que si una estructura es pasada por valor el compilador mostrara una advertencia ( warning )
indicando que se pasado por valor una estructura, puesto que el paso de estructuras por valor es permitido usted
puede ignorar la advertencia, pero lo mejor es pasar estructuras por referencia. Si una estructura es pasada por valor
y si esta es muy grande podria ser que se agotara la memoria en el segmento de pila ( Stack Segment ), aparte de que
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la llamada a la función sería más lenta.
Para ver un ejemplo, consideremos el caso del siguiente tipo estructurado:
struct empleado {
char nombre[32];
int edad;
char sexo; };
Ahora, pensemos que deseamos escribir una función para imprimir variables del tipo empleado. Así, la función
puede escribirse de las tres maneras siguientes:
// Parametro empleado pasado por valor
void ImprimeEmpleadoV( empleado e)
{
printf("Nombre: %s\n", e.nombre);
printf("Edad : %i\n", e.edad);
printf("Sexo : %c\n", e.sexo);
return;
}
// Parametro empleado pasado por referencia
void ImprimeEmpleadoR( empleado &e )
{
printf("Nombre: %s\n", e.nombre);
printf("Edad : %i\n", e.edad);
printf("Sexo : %c\n", e.sexo);
return;
}
// Parametro empleado pasado como puntero
void ImprimeEmpleadoP( empleado *e )
{
printf("Nombre: %s\n", e->nombre);
printf("Edad : %i\n", e->edad);
printf("Sexo : %c\n", e->sexo);
return;
}
Funciones sobrecargadas
C++, a diferencia del C estándar, permite declarar funciones con el mismo nombre y a esto se conoce como
sobrecarga de funciones. Las funciones sobrecargadas pueden coincidir en tipo, pero al menos uno de sus
parámetros tiene que ser diferente. En todo caso, si usted trata de declarar funciones sobrecargadas que coincidan en
tipo y número de parámetros el compilador no se lo permitirá. Para poner un ejemplo vamos a considerar el caso de
dos funciones cuyo nombre será divide, ambas regresarán el cociente de dos números, salvo que una de ellas operará
sobre números enteros y la otra lo hará sobre números reales ( de punto flotante ).
Nota: cuando en los programas se hace una llamada a una función sobrecargada, el compilador determina a cual de
las funciones invocar en base al tipo y número de parámetros pasados a la función.
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#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
// divide enteros
int divide(int a, int b)
{
cout << "división entera" << endl;
return ( (b != 0) ? a/b : 0);
}
// divide reales
double divide(double a, double b)
{
cout << "división real" << endl;
return ( (b != 0) ? a/b : 0);
}
// punto de prueba
int main()
{
cout << divide(10, 3) << endl;
cout << divide(10.0, 3.0) << endl;
cin.get();
}
Funciones recursivas
Una función recursiva es aquella que contiene una llamada a si misma. Usted probablemente se pregunte ¿cúal es el
objetivo de que una función se llame a si misma ?. Bueno, déjeme decirle que habrá ocasiones en las cuales el uso de
ésta técnica tiene sus ventajas. Por ejemplo, las personas que manejan el lenguaje de las matemáticas saben que hay
ciertos procesos que son repetitivos, tal es el caso del procedimiento para obtener el factorial de un número. Así,
procederemos a escibir un programa y dentro del mismo la función Factorial, misma que servirá como ejemplo de
una función recursiva. factorial tomará un solo parámetro tipo Long (entero largo) pasado por valor y regresará el
factorial del número.
! ADVERTENCIA ! Las funciones recursivas deben tener una forma para poder salir y así evitar que
éstas se esten llamado de manera infinita, ya que ésto ocasionaría un error conocido como
desbordamiento de pila (Stack Overflow).
En el programa titulado funciones04.cpp que se verá enseguida, se crean dos funciones; Factorial y Factorial2, con el
objetivo de que el estudiante pueda observar la diferencia entre la construcción de una función recursiva y otra igual
pero no recursiva.
Nota: El factorial de un número se define como n! y significa "Multiplicar todos los números comprendidos entre el
1 y n; inclusive, n > 0". Tambien se considera que el factorial de 0 es igual a 1, y se define como: 0! = 1.
Ejemplo. Dado el número 5, calcular el factorial.
Solucion: 5! = 1 x 2 x 3 x 4 x 5 = 120
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La formula general para calcular el factorial de un número n puede expresarse como: n (n-1) (n-2)...(1), misma que
será utilizada por la función recursiva factorial() del siguiente programa.
#include <stdlib.h>
#include <iostream.h>
// factorial es una funcion recursiva.
// Nota: el maximo valor para el parámetro n es 16
long factorial(long n)
{
if (n <=1) return(1);
else return( n * factorial(n - 1) );
}
// factorial2 es una funcion no recursiva.
// Nota: el maximo valor para el parámetro n es 16
long factorial2(long n)
{
long p, r;
r = 1;
if (n >1) {
for (p=1; p<=n; p++) r = r * p;
}
return r;
}
// punto de prueba
int main()
{
cout << "Demostración de una función recursiva" << endl << endl;
// llamada a la funcion recursiva
cout << "Factorial de 6 = " << factorial(6) << endl;
// llamada a la funcion no recursiva
cout << "Factorial de 6 = " << factorial2(6) << ednl;
system("pause");
return 0;
}
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Número variable de parámetros
En C,C++ se pueden crear funciones que operen sobre una lista variable de parámetros, es decir, en donde el número
de parámetros es indeterminado. En esta sección se mostrará un ejemplo de la manera en que podemos crear
funciones para manejar tales asuntos, y para ello haremos uso de tres macros soportadas por C++:
1. va_list puntero de argumentos
2. va_start inicializar puntero de argumentos
3. va_end liberar puntero de argumentos
La sintaxis que usaremos para declarar funciones con lista de parámetros variables es:
1) tipo nombrefuncion(...)
2) tipo nombrefuncion(int num, ...)
donde:
1.
2.
3.
4.
tipo es el tipo regresado por la función
nombrefuncion es el nombre de la función
int num es el número de parámetros que la función procesará
... esta notación se emplea para indicar que el número de parámetros es variable
Nota: observe que la primera forma de declaración es realmente variable el número de parámetros a procesar y en
estos casos se debe establecer el mecanismo para determinar cuando se ha procesado el último de los argumentos, en
el segundo tipo de declaración el número total de parámetros a procesar es igual al valor del parámetro num.
En el siguiente programa, por ejemplo, se define una función ( printstr ) que despliega una lista variable de cadenas
de caracteres.
#include <iostream.h>
#include <stdarg.h>
// despliega una lista de cadenas, la ultima debe ser NULL
void printstr(...)
{
va_list ap;
char
*arg;
va_start(ap, 0);
while ( (arg = va_arg(ap, char*) ) != NULL) {
cout << arg;
}
va_end(ap);
}
int main()
{
printstr("Hola, ", "Esta es\n", "una prueba\n", NULL);
cin.get();
return 0;
}
En el programa que se listará en seguida, se define la función suma(), misma que operará sobre listas de números
enteros, la función devolverá la suma de dichos números.
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#include <iostream.h>
#include <stdarg.h>
// Esta función opera sobre una lista variable de números enteros
int suma( int num, ... )
{
int total = 0;
va_list argptr;
va_start( argptr, num );
while( num > 0 ) {
total += va_arg( argptr, int );
num--;
}
va_end( argptr );
return( total );
}
int main()
{
cout << suma(4, 100, 200, 300, 400) << endl;
cin.get();
return 0;
}
Plantillas de función ( Templates )
Uno de los paradígmas de la programación es lo que se conoce como: Programación Genérica. En ese sentido, las
plantillas de funciones nos acercan al mencionado paradígma puesto que podemos usar el mecanismo conocido
como plantillas (en ingles, Templates ). Las plantillas de funciones estan pensadas con la idea de crear 'moldes' en
donde el código para llevar a cabo determinadas tareas es básicamente el mismo y donde la diferencia sería el tipo de
datos sobre los que opera la función. Por ejemplo, pensemos en la creación de una función que reciba un par de
objetos y que intecambie el valor de los mismos, es decir, si a la función se le pasan los parámetros ( X, Y ) el valor
de X se le asignara a Y, y el valor de Y se le pasará a X. Para comenzar, podemos pensar en crear una función
llamada Swap() para intercambiar un par de números enteros y el código de la misma se vería más o menos como:
void Swap(int &a, int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
Ahora bien, si usted pone a prueba la función Swap() verá que la misma funciona perfectamente, salvo que tiene la
limitante de operar solamente con números de tipo int. Luego, si quisieramos intercambiar objetos de tipo double,
float, char, etc. ¿ sera que debemos repetir el mismo código para cada uno de los tipos deseados ?. La respuesta a
dicha interrogante es No, ya que la mayoría de compiladores actuales para C++ permiten el use de plantillas.
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Con el fin de poner un ejemplo, vamos a escribir un programa y en el mismo declararemos la plantilla de función
SwapGenerico(), misma que servirá para intercambiar el valor de dos objetos de cualquier tipo.
#include <iostream.h>
template <class T> void SwapGenerico(T &a, T &b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
};
int main()
{
int i1 = 100;
int i2 = 5;
cout << "antes.. "<< "i1 = " << i1 << " i2 = " << i2 << endl;
SwapGenerico(i1, i2); // swap de números enteros
cout << "despues "<< "i1 = " << i1 << " i2 = " << i2 << endl;
cout << endl;
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
cout << "antes.. " << "c1 = " << c1 << " c2 = " << c2 << endl;
SwapGenerico(c1, c2); // swap de caracteres
cout << "despues " << "c1 = " << c1 << " c2 = " << c2 << endl;
cin.get();
return 0;
}
Otro problema
En el ejemplo anterior vimos que la plantilla SwapGenerico solucionó el problema de intercambiar el contenido de
una pareja de objetos primitivos ( char, int, float, double, etc. ). Sin embargo, si usted pone a prueba la misma
plantilla para hacer un Swap de cadenas de caracteres, verá que el compilador le informará de un error, ya que a las
cadenas de caracteres no es posible aplicarles el operador de asignacíon (=). Pero, ya que C++ lo permite, podemos
escribir una función SwapGenerico sobrecargada y así el compilador decidirá si usar la plantilla o usar la función de
sobrecarga. Y de tal manera abremos resuelto el problema. Así, puede agregar la siguiente función al programa visto
anteriormente.
void SwapGenerico(char *a, char *b )
{
char *tmp = new char[strlen(a)];
strcpy(tmp, a);
strcpy(a, b);
strcpy(b, tmp);
delete tmp;
}
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