Kap 09. Funktionen/Ergänzungen

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1 Kap 09. Funktionen/Ergänzungen

2 9.1 Inline-Funktionen Der Mechanismus der Parameterübergabe hat einen "hohen" organisatorischen Aufwand z.b. durch kopieren der Parameteretc. Ist die Funktion vergleichsweise kurz und wird sehr oft benötigt, dannspielt dieser Aufwand eine große Rolle, ohne einen Beitrag zur eigentlichen Funktionalität zu leisten. Lösung: Das Schlüsselwort inline in der Definition voranstellen inline double func(double x) return x*x*x 2*x*x + x 1; Die Funktion muss vollständig (mit Funktionsblock) in der Quelldatei enthalten sein. Damit kann dann anstelle eines Sprungs der vollständige Funktionsblock eingebaut werden. Dr. Norbert Spangler /Programmieren

3 9.2 Signatur Unter der Signatur einer Funktion versteht man ihren Namen, sowie Anzahl und Typ der Parameter inkl. Reihenfolge. Dies ist wichtig, um Funktionen mit gleichem Namen unterscheiden zu können. Der Compiler vergleicht die Signaturen und verwendet dann die passende Funktion. Es wird ein Link-Fehler angezeigt, wenn es keine passende Funktion gibt. Die unterschiedliche Signatur sichert also die einheitliche Verwendung von Funktionsnamen für identische Aufgabentypen mit unterschiedlichen Datentypen. Beispiele: Suchen, Sortieren, Math. Funktionen wie Wurzel für unterschiedliche Genauigkeiten (float/double) Dr. Norbert Spangler /Programmieren

4 9.3 Funktionstemplate Ein Funktionstemplate legt die Anweisungen einer Funktion fest,wobei statt eines konkreten Typs ein Parameter verwendet wird. Damit kann "eine" Funktion für unterschiedliche Typen programmiert werden. Der Typ T ist der Parameter für die Vorlage. Der Aufruf kann mit oder ohne Parameter erfolgen. Der Typ wird anhand der aktuellen Parameter bestimmt. Anmerkung: es können auch mehrere Typen als "Parameter" zum Einsatz kommen Dr. Norbert Spangler /Programmieren

5 //Summation eines Arrays #include <iostream> using namespace std; Funktionstemplate/Beispiel Angabe der verwendeten Typen Alternative: template <class T> template <typename T> T summe(int n, T vec[]) T help=0; for ( int i=0; i<n; i++) help+=vec[i]; return help; void main() int vec1[]=1,3,5,7,9; double vec2[]=2.1,2.2,2.3; Verwendung des Typs Aufruf int s1=summe(5,vec1);//aufruf Variante 1- Typ ist int double s2=summe<double>(3,vec2);//aufruf Variante 2 cout << " summe int "<<s1 <<endl; cout << " summe double "<<s2 <<endl; Dr. Norbert Spangler /Programmieren

6 #include <iostream> using namespace std; void main () double f(double); //Prototypen 9.4 Funktionen als Parameter double sehnentrapez(int, double(double) ); cout<<" Anzahl der Intervalle"; int n; cin>>n; cout<<" Integral von f "<<sehnentrapez(n,f)<<endl; cout<<" Integral von sqrt "<<sehnentrapez(n,sqrt)<<endl; double f(double x) return x*x*x; double sehnentrapez(int n, double f(double)) //Integral zum Intervall [0,1] double h=1.0/n, summe=(f(0.0)+f(1.0))/2; for ( int i=1;i<n;i++) summe+=f(i*h); return summe*h; AnalogArrays ( ) anstelle von [ ] + Parametertypen in ( ) Dr. Norbert Spangler / Grundlagen der Informatik

7 9.5 Entwicklung und Test von Anwendungssystemen Aus Anwendungssicht hat man eine Hierarchie von Teilaufgaben. Aus Programmierersicht hat man eine Hierarchie von Funktionen. Problem: Vorgehensweise Main f_eingabe f_verarbeitung f_ausgabe f_algorithmus2 f_c f_a f_b f_c f_c f_d Dr. Norbert Spangler /Programmieren f_c

8 Main f_eingabe f_verarbeitung f_ausgabe f_a f_b f_c f_d Vorgehensweisen für Entwicklung und Test Inkrementelles Vorgehen Bei Entwicklung und Test orientiert man sich an der Programmhierarchie. Top Down Man beginnt auf der "obersten" Ebene und programmiert/testet zuerst main, danach die Funktionen, welche von main aufgerufen werden usw. Als letztes dann die Funktionen auf der "untersten" Ebene, welche keine anderen Funktionen mehr benötigen. Main f_eingabe f_verarbeitung f_ausgabe f_a f_b f_c f_d Bottom Up Man beginnt mit den Funktionen auf der "untersten" Ebene, welche keine anderen Funktionen mehr benötigen. Mit diesen werden dann die Funktionen auf der nächst höheren Ebene erstellt/getestet usw.. Letzte Komponente ist main. Weitere Verfahren -> Softwaretechnik Dr. Norbert Spangler /Programmieren

9 Top Down Main f_eingabe f_verarbeitung f_ausgabe f_a f_b f_c f_d Grundproblem: Wenn main programmiert und dann getestet werden soll, stehen die benötigten Funktionen (hier 3 ) noch nicht zur Verfügung. Dies gilt für alle Funktionen oberhalb der untersten Ebene. Lösung: Es sind sogenannte Stubs (Dummies) mit identischen Schnittstellen (Parametern) zu erstellen, welche das Verhalten der benötigten Funktionen in einfachster Weise simulieren. Dr. Norbert Spangler /Programmieren

10 Main f_eingabe f_verarbeitung f_ausgabe f_a f_b f_c f_d Top Down Grundproblem: Wenn main programmiert und dann getestet werden soll, stehen die benötigten Funktionen (hier 3 ) noch nicht zur Verfügung. Dies gilt für alle Funktionen oberhalb der untersten Ebene. Lösung: Es sind sogenannte Stubs (Dummies) mit identischen Schnittstellen (Parametern) zu erstellen, welche das Verhalten der benötigten Funktionen in einfachster Weise simulieren. void sort(int n,int a[]) for (int i=0;i<n;i++) a[i]=i; void eingabe(int n,int a[]) for (int i=0;i<n;i++) a[i]=i;//oder rand() void ausgabe(int n,int a[]) cout<<" a "; for ( int i=0;i<n;i++) cout<<a[i]<<" "; cout<<endl; Dr. Norbert Spangler /Programmieren

11 Main f_eingabe f_verarbeitung f_ausgabe f_a f_b f_c f_d void main() int a[8]=1,2,8,5,3,2,4,1,n; void sort(int,int[]); cout<<"anzahl "<<endl; cin>>n; sort(n,a); cout<<"ergebnis"<<endl; for ( int i=0;i<n;i++) cout<<a[i]<<" "; cout<<endl; Bottom up Problem: Wenn eine Funktion programmiert wird und dann getestet werden soll, steht die benötigte aufrufende Funktion und insbesondere main noch nicht zur Verfügung. Lösung: Es sind sogenannte Treiber zu erstellen, welche die programmierten Funktionen für Testzwecke aufrufen. Ein Treiber liest also (nur) Testdaten ein oder gibt diese vor, welche genau diese Funktion benötigt und zeigt das Ergebnis an. Dabei spielen die sonst üblichen Plausibilitätskontrollen für Eingaben eine untergeordnete Rolle. Dr. Norbert Spangler /Programmieren

12 Gegenüberstellung Top Down/Bottom up (Auswahl) Top Down Vorteil : main wird als erstes erstellt; Vorführung und Einbeziehung der Anwender ist sehr früh möglich. Frühzeitige Erkennung von Entwurfsfehlern. Einfachere Tests, da die Funktionen nur in der späteren Einsatzumgebung getestet werden (müssen) - keine unnötigen theoretischen Tests. Nachteil: Es müssen Stubs erstellt werden. Die Funktionen werden nur in der späteren Einsatzumgebung getestet, sind daher nicht universell getestet; schwierige Tests, wenn die Ein-/Ausgabefunktionen erst spät kommen. Bottom up Vorteil : Funktionstest unabhängig von der Einsatzumgebung Die Funktionen werde sehr ausführlich getestet Ev. Wiederverwendung von Treibern Nachteil: Es müssen Treiber erstellt werden. Vorführung und Einbeziehung der Anwender ist erst spät möglich. Spätes Erkennen von Entwurfsfehlern. Empfehlung : keine Dr. Norbert Spangler /Informatik

13 9.6 Testpläne für Funktionen Gegenstand eines Test ist in der Regel immer eine Funktion. Funktionen für Algorithmen der Informatik -> wie bisher Funktionen für Algorithmen aus der Mathematik etc. ->oft schwierig ev. Lösung: bekannte Algorithmen aus Bibliotheken zum Vergleich Eingabefunktionen ->aufwendig Ausgabefunktionen ->eher einfach Daten sind in der Regel die Parameter -> i.a. keine falschen Typen bei Funktionen Regelungen für den Fehlerfall sind notwendig -> eigenes Kapitel Spezialfall: Integrationstest = Zusammenfassung mehrerer Funktionen Dr. Norbert Spangler /Programmieren