Function Prof. Jung Guk Kim HUFS,

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1 Function Prof. Jung Guk Kim HUFS, jgkim@hufs.ac.kr

2 RTDCS Lab. 2 목표  함수와 프로시저를 프로그램하기  인자 전달 개념에 친숙하기  값 인자와 참조 인자를 언제 사용하는지를 알기  함수 주석의 중요성을 알기  변수 범위를 결정  부대효과와 전역 변수의 사용을 최소화  복잡한 작업을 보다 단순한 작업들로 나누는 전략을 개발  함수와 사전 조건이 있는 함수 호출자의 책임을 문서화하기

3 RTDCS Lab. 3 블랙박스로서의 함수 (1)  함수 (function) 는 이름을 가진 코드이다.  sqrt() – 부동소수점 수의 제곱근 계산  getline() – 스트림으로부터 한 줄 읽기  함수는 블랙박스 – 함수 사용 시 함수 내부 코드를 알 필 요가 없다.  다른 함수가 실행 중일 때 main() 함수의 실행은 잠시 중 단된다.

4 RTDCS Lab. 4 블랙박스로서의 함수 (2)  함수는 함수로 전달될 입력 값을 인자로 받는다.  x 는 인자 : y = sqrt(x);  x 와 y 는 인자 : z = pow(x, y);  수식은 인자 : sqrt(b * b - 4 * a * c);  함수는 출력 즉 반환 값을 가진다.  y 는 반환 값을 저장 : y = sqrt(x);  인자와 반환 값을 데이터 타입을 가진다.  오류 : sqrt("Harry");  오류 : string s = sqrt(5.5);

5 RTDCS Lab. 함수 작성 (1) 5

6 RTDCS Lab. 함수 작성 (2)  함수 이름, 반환 값 타입, 인자  double future_value(double p)  함수 실행 동안 인자는 인자 변수 ( parameter variable) 에 저장된다.( 예, p).  함수 몸체는 (body) 는 중괄호로 구분된다 : double future_value(double p) {... }  반환 값은 호출한 함수로 반환된다. double future_value(double p) { double b = 1000 * pow(1 + p / 100, 10); return b; } 6

7 RTDCS Lab. 함수 작성 (futval.cpp) 7

8 RTDCS Lab. 함수 작성 (Hard Wired Values : 함수 내부에 주어진 값 )  위의 future_value 함수의 단점 : 초기 투자액과 년수가 hard-wired 되어있다  Hard-wiring 는 함수의 재사용을 어렵게 한다 :  20 년 후의 투자액은 ?.  이자율이 달라진다면 ?.  hard-wired values 를 함수에 인자로 전달하면 함수가 재사용 가능해진다.  재사용 가능하도록 함수를 설계하는 것이 좋다. double future_value(double initial_balance, double p, int n) { double b = initial_balance * pow(1 + p / 100, n); return b; } 8

9 RTDCS Lab. 함수 주석 (1)  모든 함수에 주석을 붙여야 한다.  주석은 프로그램을 읽는 사람에게 도움을 준다.  주석을 쓰는데 표준적인 방법은 없지만, 이 책은 javadoc 스타일 사용  @param 은 각 인자 설명  @return 은 반환 값 설명  코드를 작성하기 전에 먼저 주석을 달 것 ! 9

10 RTDCS Lab. 10 함수 주석 (2) /** Computes the value of an investment with compound interest. @param intial_balance the initial value of the investment @param p the interest rate pre period in percent @param n the number of periods the investment is held @return the balance after n periods */ double future_value(double initial_balance, double p, int n) { double b = initial_balance * pow(1 + p / 100, n); return b; }

11 RTDCS Lab. 11 반환 값 (1) Syntax 5.2 : return Statement

12 RTDCS Lab. 12 반환 값 (2)  return 문이 실행되면 함수를 빠져 나간다. double future_value(double initial_balance, double p, int n) { if (n < 0) return 0; if (p < 0) return 0; double b = initial_balance * pow(1 + p / 100, n); return b; }

13 RTDCS Lab. 13 반환 값 (3)  함수의 실행이 끝날 때에는 언제나 반환 값을 가진다. double future_value(double initial_balance, double p, int n) { if (p >= 0) return = initial_balance * pow(1 + p / 100, n); /* Error */ }

14 RTDCS Lab. 14 반환 값 (4)  true/false 값을 반환하는 함수를 술어 (predicate) 함수라 한다. bool approx_equal(double x, double y) { const double EPSILON = 1E-14; if (x == 0) return fabs(y) <= EPSILON; if (y == 0) return fabs(x) <= EPSILON; return fabs(x - y) / max(fabs(x), fabs(y)) <= EPSILON; }

15 RTDCS Lab. 15 반환 값 approx.cpp(5)

16 RTDCS Lab. 16 반환 값 approx.cpp (6)

17 RTDCS Lab. 17 인자 (1)  함수 호출에 수식을 사용 가능  b = future_value(total / 2, rate, year2 - year1);  인자 변수는 변수처럼 수정 가능하다. double future_value(double initial_balance, double p, int n) { p = 1 + p / 100; double b = initial_balance * pow(p, n); return b; }  인자 변수의 수정은 나쁜 스타일이다

18 RTDCS Lab. 18 인자 (2)

19 RTDCS Lab. 19 부대효과 (Side Effects)  함수 실행으로 외부에서 관찰 가능한 효과 (side effect)  스크린 디스플레이 ( 오류 메세지를 포함해서 ).  함수 밖에 있는 변수의 수정.  프로그램의 실행을 종료.  값을 반환하는 것을 제외하고는 함수 외부에 영향을 주어 서는 안된다.  함수에서 값 출력의 문제점.  그래픽스 프로그램은 출력 스트림이 없다.  이상적인 함수는 부대작용없이 하나의 값을 계산하는 함 수

20 RTDCS Lab. 20 프로시저 (1)  반환 값이 없는 함수.  print_time(now);  반환 값이 없음을 나타내는 키워드 : void. void print_time(Time t) { cout << t.get_hours() << ":"; if (t.get_minutes() < 10) cout << "0"; cout << t.get_minutes() << ":“; if (t.get_seconds() < 10) cout << "0"; cout << t.get_seconds(); }  프로시저는 반환 값이 없으므로 부대작용이 있어야 한다.  이상적인 프로시저 : 하나의 부대작용만 포함

21 RTDCS Lab. 21 프로시저 (2)

22 RTDCS Lab. 22 프로시저 (3)

23 RTDCS Lab. 23 참조인자 (Reference Parameters(1))  지금까지의 인자를 모두 값 인자 (value parameters) 라 부른다.  값 인자의 수정은 원래 값에 영향을 주지 않는다.  참조 인자는 새로운 변수를 만들지 않고, 기존 변수를 참 조한다.  참조 인자를 변환하면 참조인자가 참조하는 변수의 값이 변경된다.

24 RTDCS Lab. 24 참조인자 (2)  참조 인자는 ‘&’ 를 사용하여 표시. void raise_salary(Employee& e, double by) { double new_salary = e.get_salary() * ( 1 + by / 100); e.set_salary(new_salary); }

25 RTDCS Lab. 25 참조인자 (3)

26 RTDCS Lab. 26 참조인자 (4)

27 RTDCS Lab. 27 참조인자 (5)

28 RTDCS Lab. 28 변수범위 (Variable Scope(1))  다른 함수에 같은 이름을 가진 변수를 사용할 수 있다.  프로그램에서 변수가 보이는 부분을 변수 범위라 부른다.  변수 범위는 변수가 정의된 부분부터 변수가 정의된 블록 끝까지이다.

29 RTDCS Lab. 29 An Example : Variable Scope(2) double future_value(double initial_balance, double p, int n) { double r = intial_balance * pow(1 + p / 100, n); return r; } int main() { cout << "Please enter the interest rate in percent: “; double r; cin >> r; double balance = future_value(10000, r, 10); cout << "After 10 years the balance is" << balance << "\n"; return 0; }

30 RTDCS Lab. 30 전역 변수 (1)  함수 밖에 정의된 변수  전역 변수는 모든 함수에서 볼 수 있다.  전역 변수의 사용을 최소화해야 한다.  전역 변수의 사용이 불가피한 경우 (cin, cout, and cwin)

31 RTDCS Lab. 31 An Example : Global Variables(2)

32 RTDCS Lab. 32 단계별 세분화 (Stepwise Refinement)  문제 해결을 위한 좋은 방법  복잡한 문제를 풀 경우, 더 단순한 작업으로 나누어서 생 각하라.  How do you get coffee?  Ask someone else to do it.  Make coffee.  OK, how do you make coffee?  Make instant coffee.  Brew Coffee.  How do you make instant coffee?  Start by boiling water.  Etc.

33 RTDCS Lab. 33 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (1)  프로그램 코딩 전에 계획을 세우라.  한 곳 이상에서 필요한 코드라면 함수를 작성한다.  전체 함수를 작성하기 전에 먼저 주석을 단다.  Example: Writing the function /** Turns a number into its English name. @param n a positive integer < 1,000,000 @return the name of n (e.g. "two hundred seventy four"· */ string int_name(int n);

34 RTDCS Lab. 34 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (2)  문제를 더 작은 단위로 분리하라 /** Turns a digit into its English name @param n an integer between 1 and 9 @return the name of n ("one"... "nine") */ string digit_name(int n); /** Turns a number between 10 and 19 into its English name. @param n an integer between 10 and 19 @return the name of n ("ten"..."nineteen") */ string teen_name(int n); /** Gives the English name of a multiple of 10 @param n an integer between 2 and 9 @return the name of 10 * n ("twenty"..."ninety") */ string tens_name(int n);  빠진 부분은 ?  백단위에 대해서는 ?  천 단위에 대해서는 ?

35 RTDCS Lab. 35 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (3)  알고리즘이 복잡하면 유사코드 (pseudocode) 를 작성해 본다.  유사 코드는 C++ 와 자연어의 중간 정도의 표현이다. string int_name(int n) { int c = n; /* the part that needs to be converted */ string r; /* the return value */ if (c >= 1000) { r = name of thousands in c + "thousand" remove thousands from c } if (c >= 100) { r = r + name of hundreds in c + "hundreds" remove hundreds from c }

36 RTDCS Lab. 36 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (4) if (c >= 20) { r = r + name of tens in c remove tens from c } if (c >= 10) { r = r + name of c c = 0 } if (c > 0) r = r + name of c; return r; }

37 RTDCS Lab. 37 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (5) #include using namespace std; /** Turn a digit into its English name @param n an integer between 1 and 9 @return the name of n ("one"... "nine") */ string digit_name(int n) { if (n == 1) return "one"; if (n == 2) return "two"; if (n == 3) return "three"; if (n == 4) return "four"; if (n == 5) return "five"; if (n == 6) return "six"; if (n == 7) return "seven"; if (n == 8) return "eight"; if (n == 9) return "nine"; return ""; }

38 RTDCS Lab. 38 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (6) /** Turn a number between 10 and 19 into its English name @param n an integer between 10 and 19 @return the name of n ("ten"... "nineteen") */ string teen_name(int n) { if (n == 10) return "ten"; if (n == 11) return "eleven"; if (n == 12) return "twelve"; if (n == 13) return "thirteen"; if (n == 14) return "fourteen"; if (n == 15) return "fifteen"; if (n == 16) return "sixteen"; if (n == 17) return "seventeen"; if (n == 18) return "eighteen"; if (n == 19) return "nineteen"; return ""; }

39 RTDCS Lab. 39 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (7) /** Give the English name of a multiple of 10 @param n an integer between 2 and 9 @return the name of 10 * n ("twenty"... "ninety") */ string tens_name(int n) { if (n == 2) return "twenty"; if (n == 3) return "thirty"; if (n == 4) return "forty"; if (n == 5) return "fifty"; if (n == 6) return "sixty"; if (n == 7) return "seventy"; if (n == 8) return "eighty"; if (n == 9) return "ninety"; return ""; }

40 RTDCS Lab. 40 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (8) /** Turn a number into its English name @param n a positive integer < 1,000,000 @return the name of n (e.g. "two hundred seventy four") */ string int_name(int n) { int c = n; /* the part that still needs to be converted */ string r; /* the return value */ if (c >= 1000) { r = int_name(c / 1000) + " thousand"; c = c % 1000; } if (c >= 100) { r = r + " " + digit_name(c / 100) + " hundred"; c = c % 100; } if (c >= 20) { r = r + " " + tens_name(c / 10); c = c % 10; }

41 RTDCS Lab. 41 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (9) if (c >= 10) { r = r + " " + teen_name(c); c = 0; } if (c > 0) r = r + " " + digit_name(c); return r; } int main() { int n; cout << "Please enter a positive integer: "; cin >> n; cout << int_name(n); return 0; }

42 RTDCS Lab. 42 유사코드 (Pseudocode) 로부터 코딩 (10)  유사 코드는 자연어 설명보다 읽기 쉽다.  상세한 부분은 생략할 수 있다.  int_name 함수는 자신을 호출한다 ( 재귀 함수 ): if (c >= 1000) { r = int_name(c / 1000) + " thousand"; c = c % 1000; }

43 RTDCS Lab. 43 검토 Walkthroughs(1)  손으로 따라가며 확인하기  함수 이름과 변수를 가진 테이블을 이용하여 값을 추적한 다.  함수가 다른 함수를 호출하는 경우 테이블 추가 int_name (n = 416) cr 416“” int_name (n = 416) cr 416“” digit_name (n=4) Return “four”

44 RTDCS Lab. 44 검토 Walkthroughs(2)

45 RTDCS Lab. 45 사전 조건 Preconditions(1)  부적절한 값으로 함수가 호출된다면 (e.g. sqrt(-1) )?  함수의 실패. (digit_name 는 부적절한 값으로 호출되 면 빈 스트링을 반환한다 ).  함수의 종료 (cmath library 의 함수들 )  오류 메세지를 보내고 프로그램을 종료하는 것은 좋은 방 법이 아니다.  C++ 에는 예외 (exception) 라는 좋은 방법이 있다.

46 RTDCS Lab. 46 사전 조건 Preconditions(2)

47 RTDCS Lab. 47 사전 조건 Preconditions(3)  assert() 사용시 #include 포함할 것 double future_value(double initial_balance, double p, int n) { assert(p >= 0); assert(n >= 0); return initial_balance * pow(1 + p / 100, n); }

48 RTDCS Lab. 48 Preconditions(4)  프로그래머는 사전 조건에 대한 주석을 달아야 한다. /** Computes the value of an investment with compound interest. @param initial_balance the initial value of the investment @param p the interest rate in percent; must be >= 0 @param n the number of periods the investment is held; must be >= 0 @return the balance after n periods */