C言語では，関数を多用する．（Fortran やBasic のサブルーチンに相当） C言語のプログラムは，関数で構成されるといっても過言ではない．
これまでは，main関数一つだけを使って（標準で用意されている ライブラリ関数を除いて）プログラムを書いてきた．
この時，main関数がだんだん長くなって，読みづらくなかっただろうか？． また，同じ様な作業を行うのに，同じようにプログラムを書くのが大変に ならなかっただろうか？これらは関数を使うことによって解決できる．
これまでにも，たくさん関数を使っている．例えば，prinfやscanf， 数学的な関数としてsinやcos等である．
関数は，何らかの値（引数）を指定すると，引数に対して何らかの演算 や動作をして値を返して（戻り値）くれる．例えば，cosでは
double a; a=cos(0.0);
とすると，cosは0.0という引数を受け取って1.0という戻り値を返して くれる．Ｃ言語では，これらすでに用意されている関数だけでなく， 自分で関数を作ることができる．というより，自分で関数を作ることで プログラムを構成していく．
関数は次のような形をとる
戻り値の型 関数名 (引数１の型 引数１, 引数２の型 引数２,.......)
先に挙げたcos関数では，ただ一つのdouble(実数)型の引数をもち，戻 り値もdouble(実数)である．
C言語では，自分で関数を作ることができる．しかし，作った関数を使 う前には関数を宣言（プロトタイプ宣言）しておく必要がある． （省略できる場合もあるが，ここでは触れない．）
scanfやprintfなど，ライブラリ関数（標準で用意されている関数）も 使用する前に宣言する必要がある． これまで，#include <stdio.h> とおまじないを書いてきた． この#includeというのは，ファイルを読み込めという意味で，< >で 囲まれているファイルを読み込む． また***.hというファイルは，ライブラリ関数のヘッダファイルと呼ば れこの中でライブラリ関数が宣言されている． 従って，自分が使うライブラリ関数を含むヘッダファイルを #includeする必要がある． scanfやprintfはstdio.hというファイルの中で宣言されていて， sinやcosの数学関数はmath.hというファイルの中で宣言されている．
なお，Cでは，標準で用意されている関数以外にも，自分でヘッダファイルを 作ることができるが，本演習の範囲外なのでここでは触れない．
戻り値の型 関数名（引数１の型 引数１, 引数２の型 引数２,........）; |
（最後のセミコロンを忘れないように）
通常，関数の宣言を#includeや#defineの直後に書く．
プロトタイプ宣言した後，その関数を使用したプログラムを書く
ことができる．しかし，当たり前だが関数の実体がどこかになけ
ればならない．
関数の実体は次のような形を書くことで作られる（この形を mainの外側に作る）
戻り値の型 関数名 (引数１の型 引数１, 引数２の型 引数２,.......)
{
関数が行う作業;
return 戻り値;
}
|
（プロトタイプ宣言と違って，セミコロンがないことに注意）
この形をみると何かに似ていることに気づくかもしれない．そう
mainである．
C言語では，mainというのは主プログラムの関数名で，このmain関 数が実際に実行される． そのほかの関数は，main関数から呼び出される形となる．
/*
* 二つのint型整数の小さい方の値を返す関数
* 関数定義と関数呼び出し，引数，返却値型などの基礎
*/
#include <stdio.h>
int min(int x, int y); /*関数 min のプロトタイプ宣言 */
int main(void)
{
int m, n;
printf("整数Ｍ：");
scanf("%d", &m);
printf("整数Ｎ：");
scanf("%d", &n);
printf ("小さい方の値は%dです．\n", min(m, n));
return 0;
}
int min(int x, int y)
{
if (x < y){
return x;
}else{
return y;
}
}
|
[解説]
int min(int x, int y); |
この部分は，プロトタイプ宣言である． 整数型の引数を２つ入力して，整数型の戻り値を返すプログラム だということが分かる．
printf ("小さい方の値は%dです．\n", min(m,n));
|
ここで，関数を使っている． 関数minの戻り値は整数型なので，printfでは %d を使って整数値 を表示している．
int min(int x, int y)
{
if (x < y){
return x;
}else{
return y;
}
}
|
この部分が，関数minの実体である．もちろん，プロトタイプ宣言 と形が一致していなくてはならない． この関数は，大小関係を比較する関数です．if文によって x < y の時にはx の値を戻り値として返し，その他の時には y の値を 戻り値として返している( if 文やfor文などで，括弧が必要とさ れないことについては，ここを 参照)．
プロトタイプ宣言や関数の実体のところで，戻り値の形を整数型 としているので，必ず整数型の数値を"return" によって返さなけ ればならない．
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int x, i,j;
for(x=1,i=1;i<=3;i++){
x*=i;
}
printf("3!は%dです\n",x);
for(x=1, i=1;i<=4;i++){
x*=i;
}
printf("4!は%dです\n",x);
for(x=1, i=1;i<=5;i++){
x*=i;
}
printf("5!は%dです\n",x);
return 0;
} |
なお，forループのところで，for( x=1, i=1; ...) としている．
これは，初期設定で x=1; i=1; を行いなさいということである．
for 文では，初期設定，条件，再設定を "; " で分けるようにし
ているため，初期設定や再設定で複数の文を実行したいときには，
"," を使って複数の文をならべるようにする．
もちろん，２重ループを使っても書けるが，煩雑になる．上記の プログラムでは同じ様なことを何度も繰り返しているが，この部 分に関数を使うと
#include <stdio.h>
int fact(int n);
int main(void)
{
printf("3!は%dです\n",fact(3));
printf("4!は%dです\n",fact(4));
printf("5!は%dです\n",fact(5));
return 0;
}
int fact(int n)
{
int i,r;
for(i=1, r=1;i<=n;i++){
r*=i;
}
return r;
} |
ずいぶん，読みやすくなる．Cでは一つあたりの関数のプログラム
量を小さくして読みやすくして，間違い（バグ）を起こしにくい
ようにすることが肝要である．
先のプログラムでは，階乗の計算をもし間違っていれば，プログ
ラム全体を変更しなければならない．
これに対し，後のプログラムでは，階乗の計算は関数で行ってい
るために，関数内のみを変更するだけでよい．
複雑な部分は関数に背負わせて，関数の作成のみに全力を傾けること
ができる．
なお，実数型を用いた，べき乗の値を計算するプログラム例を example5_2.cに示す．
関数の引数に関数を指定することもできる． example5_3.cに示す．
また，関数自身の中にその関数を指定することもできる．例えば， 先の整数値の階乗を計算する関数factは，
int fact(int n)
{
if( n == 0){
return 1;
}else{
return n*fact(n-1);
}
} |
としても良い（どのように動作するかは，自分で考えてみよう）． このように，関数内で自分自身を呼び出すことを 再帰呼び出しという． example5_5.c
引数を持たない場合や，戻り値を持たない場合には，"void" とい う言葉を使ってそれらを表す．この例を example5_4.cに示す．
関数では，引数で渡された変数は，もとの変数に影響を及ぼさない．
(影響を及ぼすようにすることも可能だが，この場合ポインターを使
う必要がある．）
#include <stdio.h>
void swap(int x, int y);
/* void swap(int, int); でも構いません*/
int main(void)
{
int x;
int y;
x=5;
y=3;
printf("関数を呼び出す x=%d, y=%d\n",x,y);
swap(x,y);
printf("関数の結果 x=%d, y=%d\n",x,y);
return 0;
}
void swap( int x, int y)
{
int tmp;
printf("関数に入ってきたとき x=%d, y=%d\n", x, y);
tmp=y;
y=x;
x=tmp;
printf("関数を出るとき x=%d, y=%d\n", x, y);
/* 関数の戻り値がvoidならreturnはいらない*/
}
|