Funkcje i nagłówki

Pisząc większe programy, bardzo szybko dochodzimy do momentu, w którym pojedyńczy plik z setkami linii kodu przestaje być wygodny w utrzymaniu. Właśnie tutaj kluczową rolę odgrywają funkcje oraz pliki nagłówkowe. Pozwalają one porządkować kod, dzielić go na logiczne części i ponownie wykorzystywać w innych projektach.

Funkcje

Funkcja to wydzielony fragment kodu, który ma nazwę, może (ale nie musi) przyjmować argumenty oraz może (ale nie musi) zwracać wartość. Dzięki funkcjom unikamy powtarzania kodu i poprawiamy jego czytelność. Najczęściej spotkasz się z dwoma podstawowymi rodzajami funkcji: funkcjami zwracającymi wartość oraz funkcjami typu void, które nie zwracają wartości.

Poniżej przykład funkcji typu int o nazwie suma. Typ funkcji określa rodzaj zwracanej wartości, a sama wartość jest przekazywana przez zmienną podaną po słowie return. Zwracana wartość musi być zgodna z typem zadeklarowanym w nagłówku funkcji. W nawiasach podawane są argumenty funkcji — tutaj a i b.

int suma(int a, int b) {
    int wynik;
    wynik = a + b;
    return wynik;
}

Przykładowa funkcja typu void — czyli taka, która nie zwraca wartości. W tym przypadku nie jest wymagane użycie słowa return, jednak jego obecność może poprawić czytelność kodu. Do funkcji void, jak i do każdej innej, możemy przekazywać argumenty.

void hello(int a, int b) {
    if(a+b > 5){
        printf("Hello world!\n");
    }
}

Wywoływanie funkcji

W celu użycia funkcji trzeba ją wywołać, podając jej nazwę oraz argumenty – mogą to być bezpośrednio wartości lub zmienne wykorzystywane w programie.
Przykładowe wywołanie funkcji hello:

hello(4, 7);

Dla funkcji suma możemy od razu zapisać zwracany wynik do zmiennej:

int zmienna = suma(4, 7);

Deklaracja vs definicja funkcji

Musimy jeszcze rozróżnić deklarację funkcji od jej definicji. Deklaracja informuje kompilator, że funkcja o danej nazwie istnieje w naszym programie. Najczęściej umieszcza się ją na początku pliku programu lub w pliku nagłówkowym. Definicja natomiast zawiera ciało funkcji, czyli kod, który ma się wykonać.

Deklaracja:

int suma(int a, int b);

Definicja:

int suma(int a, int b) {
    int wynik;
    wynik = a + b;
    return wynik;
}

Wywołanie:

int zmienna = suma(4, 7);

Przekazywanie argumentów – kopia, nie oryginał

W języku C argumenty funkcji są przekazywane przez wartość, co oznacza, że funkcja otrzymuje kopię przekazanej zmiennej, a nie jej oryginał. Każda zmiana dokonana na argumencie wewnątrz funkcji nie wpływa na zmienną w miejscu jej wywołania.

void zmien(int x) {
    x = 10;
}

int main() {
    int a = 5;
    zmien(a);
    printf("%d\n", a); // nadal 5
}

Jeżeli chcemy, aby funkcja mogła modyfikować oryginalną wartość, musimy przekazać adres zmiennej, czyli użyć wskaźników. O tym będzie mowa w przyszłości — teraz jedynie krótki przykład:

void zmien(int *x) {
    *x = 10;
}

int main() {
    int a = 5;
    zmien(&a);
    printf("%d\n", a); // 10
}

Uwaga:
Tablice w C są przekazywane do funkcji jako wskaźniki — dlatego ich zawartość można modyfikować bez użycia operatora &.

Zakres zmiennych i zmienne globalne

Zmienne mogą mieć różny zakres widoczności:

• lokalne – widoczne tylko w obrębie funkcji, w której zostały zadeklarowane,
• globalne – widoczne w całym pliku lub nawet w wielu plikach (jeśli użyjemy extern).

Przykład zmiennej globalnej:

int licznik = 0; // zmienna globalna

void inkrementuj() {
    licznik++;
}

Nadmierne używanie zmiennych globalnych może prowadzić do błędów i trudności w utrzymaniu kodu.

Słowo kluczowe static

• Zmienne statyczne w funkcji zachowują swoją wartość między wywołaniami. Zmienna nie jest na nowo inicjalizowana, tylko przechowuje wartość po ostatnim wywołaniu funkcji.

void licz() {
    static int i = 0;
    i++;
    printf("%d\n", i);
}

• Funkcje statyczne są widoczne tylko w pliku, w którym zostały zdefiniowane:

static void pomocnicza() {
    // kod niewidoczny poza tym plikiem
}

Funkcje rekurencyjne

Funkcja rekurencyjna wywołuje samą siebie. Bardzo przydatne przy problemach takich jak silnia, ciągi liczb Fibonacciego czy przeszukiwanie drzew.

int silnia(int n) {
    if (n <= 1)
        return 1;
    return n * silnia(n - 1);
}

Należy pamiętać o warunku zakończenia, inaczej program skończy się przepełnieniem stosu.

Makra

Makra pozwalają na tworzenie stałych i prostych funkcji tekstowych:

#define PI 3.14159
#define MAX(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

Makra są bez typów, więc trzeba uważać na kolejność działań i nawiasy.

Nagłówki

#include

Dyrektywa #include wstawia zawartość innego pliku:

#include <stdio.h>   // biblioteka standardowa
#include "moj.h"     // własny nagłówek

• < > – szukanie w katalogach systemowych
• " " – najpierw szukanie w katalogu projektu

#define

Służy do tworzenia makr, czyli stałych i funkcji tekstowych (opisane wyżej).

#ifdef / #ifndef

Pozwalają na warunkową kompilację, np. ochronę przed wielokrotnym włączeniem nagłówka:

#ifndef MOJ_H
#define MOJ_H

void funkcja();

#endif

Można też użyć #pragma once — prostsze, ale mniej przenośne.

extern

Umożliwia użycie zmiennych i funkcji z innych plików:

// plik1.c
int globalna = 10;

// plik2.c
extern int globalna;

Podsumowanie

Funkcje i nagłówki to fundament każdego większego programu w C. Funkcje dzielą kod na logiczne, wielokrotnego użytku fragmenty, zwiększają czytelność i ułatwiają debugowanie. Nagłówki porządkują interfejsy między plikami i pozwalają współdzielić deklaracje funkcji oraz stałe. Zakres zmiennych, static, extern pozwalają kontrolować widoczność i czas życia danych. Makra i rekurencja oferują wygodne sposoby na automatyzację powtarzalnych operacji. Przekazywanie argumentów w C domyślnie przez wartość, modyfikacja oryginału wymaga wskaźników.
Dzięki przemyślanemu stosowaniu tych elementów Twój kod staje się czytelny, modularny i łatwy do utrzymania, nawet przy dużych projektach.