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Lezione 10 (21 marzo 2012)3
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  • 1. Funzioni in C
  • 2. Modello cliente/servitoreServitore:• Un qualunque ente computazionale capace di nascondere la propria organizzazione interna• presentando ai clienti una precisa interfaccia per lo scambio di informazioniCliente:• qualunque ente in grado di invocare uno o più servitori per svolgere il proprio compito
  • 3. Modello cliente/servitoreUn servitore può• essere passivo oattivo• servire molti clienti oppure costituire la risorsa privata di uno specifico cliente – in particolare: può servire un cliente alla volta, in sequenza, oppure più clienti per volta, in parallelo• trasformarsi a sua volta in cliente, invocando altri servitori o anche se stesso.
  • 4. Comunicazione cliente/servitore•Lo scambio di informazioni tra un cliente e un servitorepuò avvenire in modo esplicito tramite le interfacce stabilite dalservitore in modo implicito tramite aree-dati accessibili adentrambi, ossia l’ambiente condiviso
  • 5. FUNZIONI COME SERVITORI• Una funzione è un servitore – passivo – che serve un cliente per volta – che può trasformarsi in cliente invocando altre funzioni o se stessa• Una funzione è un servitore dotato di nome che incapsula le istruzioni che realizzano un certo servizio.• Il cliente chiede al servitore di svolgere il servizio – chiamando tale servitore (per nome) – fornendogli le necessarie informazioni• Nel caso di una funzione, cliente e servitore comunicano mediante l’interfaccia della funzione.
  • 6. Interfaccia di una funzione•L’interfaccia (o prototipo) di una funzione comprende nome della funzione lista dei parametri tipo del valore da essa denotato• Esplicita il contratto di servizio fra cliente e servitore•Cliente e servitore comunicano quindi mediante i parametri trasmessi dal cliente al servitore all’atto della chiamata il valore restituito dal servitore al cliente
  • 7. ESEMPIO• Calcolo del massimo di due valori 3,• Sequenza operazioni: 5 – Il cliente comunica al servitore i due valori – Il servitore calcola il massimo – Il servitore comunica al 5 cliente il valore del massimo•Cliente e servitore devono essere d’accordo su: –il tipo dei valori int –quanti sono i valori 2 –qual’è il nome del servitore max –qual’è il tipo del valore di ritorno int•Il cliente non è interessato all’algoritmo che il servitore utilizza
  • 8. ESEMPIO• Quindi, dal lato del servitore • Il cliente dovrà mandare al dovrà esserci scritto: servitore identificato da quel– come si chiama nome– di quanti dati ha bisogno e di – i dati di ingresso, in numero che tipo e tipo giusti– di che tipo è il valore calcolato – ricevere il risultato
  • 9. Funzioni: esempio Cint max (int x, int y ){ /*interfacciaif (x>y) return x ;else return y;}• Il simbolo max denota il nome della funzione• Le variabili intere x e y sono i parametri della funzione• Il valore restituito è un intero int
  • 10. Comunicazione cliente/servitore• Il cliente passa informazioni al servitore mediante una serie di parametriParametri formali: sono specificati nella dichiarazione del servitore esplicitano il contratto fra servitore e cliente indicano che cosa il servitore si aspetta dal clienteParametri attuali: sono trasmessi dal cliente all’atto della chiamata devono corrispondere ai parametri formali in numero, posizione e tipo
  • 11. Funzioni: esempio parametri
  • 12. Comunicazione cliente/servitoreLegame tra parametri attuali e parametriformali:• effettuato al momento della chiamata, inmodo dinamicoTale legame: vale solo per l’invocazione corrente vale solo per la durata della funzione
  • 13. Esempio All’atto di questa chiamata della funzione, si effettua un legame tra: xez ye4
  • 14. Esempio: All’atto della chiamata della funzione si effettua il legame tra: xe5 yez
  • 15. Information hiding• La struttura interna (corpo) di una funzione è completamente inaccessibile dall’esterno• Così facendo si garantisce protezione dell’informazione (information hiding)• Una funzione è accessibile solo attraverso la sua interfaccia• Quindi posso cambiare l’algoritmo della funzione senza preoccuparmi di quello che succede dal lato del cliente
  • 16. Definizione di funzione in C<tipoValore> <nome>(<parametri-formali>) { <corpo> La forma base è: } return <espressione>;<parametri-formali> o una lista vuota: void o una lista di variabili (separate da virgole)visibili solo entro il corpo della funzione<tipoValore> deve coincidere con il tipo del valore restituito dalla funzione Può non esservi valore restituiti, in tal caso il tipo è void
  • 17. Definizione di funzione in C <tipoValore> <nome>(<parametri-formali>) { <corpo> La forma base è: } return <espressione>;• Nella parte corpo possono essere presenti: definizioni e/o dichiarazioni locali (parte dichiarazioni) e un insieme di istruzioni (parte istruzioni)• I dati riferiti nel corpo possono essere costanti, variabili, oppure parametri formali• Allinterno del corpo, i parametri formali vengono trattati come variabili
  • 18. Funzioni: nascita e morte• All’atto della chiamata: l’esecuzione del cliente viene sospesa e il controllo passa al servitore• Il servitore “vive” solo per il tempo necessario a svolgere il servizio• Al termine, il servitore “muore”, e l’esecuzione torna al cliente
  • 19. Chiamata di funzione• La chiamata di funzione è un’espressione della forma <nomefunzione> ( <parametri-attuali> )• dove: <parametri-attuali> ::= [ <espressione> ] { , <espressione> }
  • 20. Funzioni: esempio Parametri formaliint max (int x, int y ){ SERVITORE if (x>y) return x ; else return y; Definizione} della funzione main() { CLIENTE int z = 8; int m; Chiamata m = max ( z, 4); } della funzione Parametri attuali
  • 21. Risultato di una funzione• L’istruzione return provoca la restituzione del controllo al cliente, unitamente al valore della espressione che la segue.• Eventuali istruzioni successive alla return non saranno mai eseguite int max (int x, int y ){ if (x>y) return x ; else return y; }
  • 22. Funzioni: esempio Parametri formaliint max (int x, int y ){ SERVITORE if (x>y) return x ; else return y; Definizione} della funzione main() { CLIENTE int z = 8; int m; Chiamata m = max ( z, 4); } della funzione Risultato
  • 23. RiassumendoAll’atto dell’invocazione di una funzione:• si crea una nuova attivazione (istanza) del servitore• si alloca la memoria per i parametri (e le eventuali variabili locali)• si trasferiscono i parametri al servitore• si trasferisce il controllo al servitore• si esegue il codice della funzione
  • 24. Passaggio dei parametriIn generale, un parametro può essere trasferito dal cliente al servitore: • per valore o copia (by value) si trasferisce il valore del parametro attuale • per riferimento (by reference) si trasferisce un riferimento al parametro attuale
  • 25. Passaggio per valore• Si trasferisce una copia del valore del parametro attuale cliente
  • 26. Passaggio per valore• Si trasferisce una copia del valore del parametro attuale Valore (copiato) di z copia Ogni azione fatta su w è locale al servitore Istanza del servitore cliente servitore
  • 27. Passaggio per riferimento• Si trasferisce un riferimento al parametro attuale cliente
  • 28. Passaggio per valore• Si trasferisce un riferimento al parametro attuale Riferimento a z (indirizzo) riferimento x x Ogni azione fatta su w è In realtà fatta sulla Istanza del variabile z servitore del cliente cliente servitore
  • 29. Passaggio dei parametri in C• In C, i parametri sono trasferiti sempre e solo per valore si trasferisce una copia del parametro attuale, non l’originale tale copia è strettamente privata e locale a quel servitore il servitore potrebbe quindi alterare il valore ricevuto, senza che ciò abbia alcun impatto sul cliente
  • 30. Passaggio dei parametri in C• In C, i parametri sono trasferiti sempre e solo per valore Conseguenza: • è impossibile usare un parametro per trasferire informazioni verso il cliente • per trasferire un’informazione al cliente si sfrutta il valore di ritorno della funzione
  • 31. EsempioPerché il passaggio per valore non basta?Problema: scrivere una procedura che scambi i valori di due variabili intereSpecifica: Dette A e B le due variabili, ci si può appoggiare a una variabile ausiliaria T, e svolgere lo scambio in tre fasiFrammento di codice: int a,b,t; ... t = a; a = b; b = t; …
  • 32. Esempio• Supponendo di utilizzare, senza preoccuparsi, il passaggio per valore usato finora, la codifica potrebbe essere espressa come segue: void scambia(int a, int b) { int t; t = a; a = b; b = t; return; }
  • 33. EsempioIl cliente invocherebbe quindi la procedura così: main(){ int y = 5, x = 33; scambia(x, y); /* ora dovrebbe essere x=5, y=33 ... MA NON È VERO */ } Perché non funziona?
  • 34. Esempio: cosa è successo?• La procedura ha effettivamente scambiato i valori di A e B al suo interno• ma questa modifica non si è propagata al cliente, perché sono state scambiate le copie locali alla procedura, non gli originali• al termine della procedura, le sue variabili locali sono state distrutte, quindi nulla è rimasto del lavoro svolto dalla procedura
  • 35. Esempio: cosa è successo?• Ogni azione fatta su a e b è strettamente locale al servitore. Quindi a e b vengono scambiati, ma quando il servitore termina, tutto scompare Valori (copiati) di a e b copia x y cliente servitore
  • 36. Passaggio dei parametri in C Il C adotta sempre il passaggio per valore!È sicuro: le variabili del cliente e del servitore sono disaccoppiate... ma non consente di scrivere componenti software il cui scoposia diverso dal calcolo di una espressionePer superare questo limite occorre il passaggio per riferimento
  • 37. Passaggio per riferimentoIl passaggio per riferimento (by reference):• non trasferisce una copia del valore del parametro attuale• ma un riferimento al parametro, in modo da dare al servitore accesso diretto al parametro in possesso del cliente• il servitore, quindi, accede direttamente al dato del cliente e può modificarlo
  • 38. Passaggio per riferimentoSi trasferisce un riferimento ai parametri attuali (cioè i loro indirizzi) x y cliente
  • 39. Passaggio per riferimento Ogni azione fatta su a e b, in realtà è fatta su x e y nell’environment del cliente Riferimenti a x e y (indirizzi) α riferimentox β riferimentoy cliente servitore
  • 40. Passaggio per riferimento quindi, scambiando α e β, in realtà si scambiano x e y Riferimenti a x e y (indirizzi) α riferimentox β riferimentoy cliente servitore
  • 41. Realizzare il passaggio per riferimento in C• Il C non fornisce direttamente un modo per attivare il passaggio per riferimento -> a volte occorre costruirselo• è una grave mancanza!• il C lo fornisce indirettamente solo per alcuni tipi di dati• quindi, occorre costruirselo quando serve. (vedremo più avanti dei casi)
  • 42. Funzioni e strutture• Con le funzioni si possono usare come parametri e come valore di ritorno le strutture (con gli array è un po’ diverso, come vedremo)• L’utilizzo delle funzioni permette di costruire semplicemente applicazioni con la metodologia top-down• Si scriva un programma che permette di– leggere due frazioni– calcolarne la somma– visualizzare il risultato
  • 43. Esempio• Per prima cosa, definiamo le strutture dati: – una frazione è costituita da un numeratore ed un denominatoretypedef struct { int num; int den; } frazione;• Poi scriviamo l’algoritmo partendo dalla versione più astratta. Scriviamo il main invocando le varie funzioni che ci servonomain(){ frazione f1, f2, somma; f1 = leggiFrazione(); f2 = leggiFrazione(); somma = sum(f1,f2); printf("%d/%d",somma.num,somma.den);}
  • 44. Esempio• Poi implementiamo le funzioni che abbiamo invocato nel main: frazione leggiFrazione() { frazione f; scanf("%d",&f.num); scanf("%d",&f.den); return f; }
  • 45. Esempio• La somma di due frazioni si calcola così:– calcolo il minimo comun denominatore (minimo comune multiplo dei denominatori); questo è il denominatore della somma– porto la prima frazione al comun denominatore– porto la seconda frazione al comun denominatore– calcolo la somma dei numeratori: questo è il numeratore della sommafrazione sum(frazione f1, frazione f2) { int mcd; // minimo comun denominatore frazione somma; mcd = mcm(f1.den,f2.den); somma.den = mcd; f1 = portaDen(f1,mcd); f2 = portaDen(f2,mcd); somma.num = f1.num + f2.num; return somma; }
  • 46. Esempio• Infine implementiamo le funzioni che abbiamo usato nelle funzioni• Per portare una frazione ad un denominatore, devo moltiplicare numeratore e denominatore per la stessa quantità nuovoNum/nuovoDen = vecchioNum/vecchioDen• quindi nuovoNum=vecchioNum*nuovoDen/vecchioDenfrazione portaDen(frazione f, int nDen){ frazione nuovo; nuovo.den = nDen; nuovo.num = f.num*nDen/f.den; return nuovo; }
  • 47. Esempio• Per calcolare il minimo comune multiplo di due interi, posso farne il prodotto e dividere per il massimo comun divisore dei dueint mcm(int a, int b) { return a*b/MCD(a,b); }
  • 48. Esempio• Per calcolare il MCD di due numeri, posso usare il metodo di Euclideint MCD(int m, int n) { while (m != n) if (m>n) m=m-n; else n=n-m; return m; }
  • 49. Il programma risultante frazione sum(frazione f1, frazione f2)#include <stdio.h> { int mcd;typedef struct { int num; int den; } frazione somma; frazione; mcd = mcm(f1.den,f2.den);int MCD(int m, int n) somma.den = mcd;{ while (m != n) f1 = portaDen(f1,mcd); if (m>n) f2 = portaDen(f2,mcd); somma.num = f1.num + f2.num; m=m-n; return somma; else n=n-m; } return m; frazione leggiFrazione()} { frazione f;int mcm(int a, int b) scanf("%d",&f.num);{ return a*b/MCD(a,b); scanf("%d",&f.den);} return f;frazione portaDen(frazione f, int } nDen) main(){ frazione nuovo; { frazione f1, f2, somma; nuovo.den = nDen; f1 = leggiFrazione(); nuovo.num = f.num*nDen/f.den; f2 = leggiFrazione(); return nuovo; somma = sum(f1,f2);} printf("%d/%d",somma.num,somma.den) ; }
  • 50. Il programma risultante• E` abbastanza facile da scrivere e da capire• E` facile da modificare• Es: voglio assicurarmi che l’utente non inserisca una frazione che ha per denominatore zero• Intervengo in una sola funzione: la leggiFrazione – è una funzione di 4 istruzioni, quindi facile da capire e da modificarefrazione leggiFrazione(){ frazione f; do { scanf("%d",&f.num); scanf("%d",&f.den); if (f.den==0) printf(“Re-inserire la frazionen"); } while (f.den == 0); return f; }
  • 51. Modificabilità• Ora voglio che mi fornisca solo frazioni ai minimi termini• Aggiungo una funzione riduci. Posso invocarla nel mainmain(){ frazione f1, f2, somma; f1 = leggiFrazione(); f2 = leggiFrazione(); somma = riduci(sum(f1,f2)); printf("%d/%d",somma.num,somma.den); }
  • 52. Modificabilità• Poi definisco la nuova funzione riduci• Per ridurre una funzione ai minimi termini, basta dividere numeratore e denominatore per il loro MCD frazione riduci(frazione f) { int m = MCD(f.num,f.den); f.num = f.num/m; f.den = f.den/m; return f; }

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