Przekazywanie argumentów przez referencję

W języku C++ funkcje domyślnie kopiują pojedyncze zmienne na czas wywołania funkcji. W momencie zakończenia funkcji, kopie te są usuwane z pamięci. Aby móc operować na oryginalnych zmiennych, np. wczytywać do nich dane, musimy zawrzeć znak & (czyt. „ampersand”) przed nazwą zmiennej, w nagłówku funkcji np. 
void WczytajDane(int& a, char& b)

Nie jest to konieczne przy operowaniu na tablicachmacierztablicach. Ponieważ gdy przekazujemy tablicę do funkcji, jednocześnie przekazujemy adres pierwszego elementu w tej tablicy. Tablice nie są kopiowane na potrzeby funkcji, ponieważ byłoby to zbyt czasochłonne, a sam proces zajmowałby dużo pamięci.

W naszym przypadku, aby wczytane wartości były zapisane do oryginalnych zmiennych przy wywołaniu funkcji, musimy zapisać znak & przed każdą nazwą zmiennej. Nagłówek funkcji powinien być zapisany w następujący sposób:
void WczytajDane(int& a, int& b, int& c, int& d, int& e, int& f)

Różne funkcje o tych samych nazwach

Warto wspomnieć, że w języku C++ kilka funkcji może mieć te same nazwy. Jednak wywoływana będzie ta funkcja, która ma odpowiednie typy argumentów.

#include <iostream>

using namespace std;

void WczytajDane(int& a)
{
	cout << "Podaj liczbe: ";
	cin >> a;
}

void WczytajDane(char& a)
{
	cout << "Podaj znak: ";
	cin >> a;
}

int main()
{
	int a;
    char b;
    
    WczytajDane(a);
    WczytajDane(b);

	return 0;
}

W przedstawionym programie mamy zapisane dwie funkcje WczytajDane(). Jedna z nich jako parametr ma podaną referencję do zmiennej typu int, natomiast druga jako parametr ma podaną referencję do zmiennej typu char. W momencie wywołania funkcji WczytajDane() w naszej funkcji main kompilator wie, której funkcji musi użyć na podstawie podanych jej argumentów. W przypadku wywołania funkcji WczytajDane() dla zmiennej a zostanie wywołana ta funkcja, która jako parametr ma podaną referencję do zmiennej typu int. Natomiast w momencie wywołania funkcji WczytajDane() dla zmiennej b zostanie wywołana ta funkcja, której parametr jest typu char.

Występowanie co najmniej dwóch funkcji o takiej samej nazwie nazywamy przeciążaniem funkcji. W przypadku wywołania takich funkcji mogą pojawić się sytuacje niejednoznaczne lub błędy, ponieważ nie zawsze kompilator jest w stanie odpowiednio odróżnić funkcje o tej samej nazwie. W celu uniknięcia tych problemów warto rozróżniać funkcje, nadając im niejednakowe nazwy.

Nasz program będzie pobierał od użytkownika liczbę, a następnie sprawdzał czy kolejne liczby (począwszy od dwójki, a kończąc na liczbie x) są pierwsze. Wynikiem programu będzie informacja, ile z napotkanych liczb było pierwszymi. Zaproponowane rozwiązanie wyznaczania liczb pierwszych z zadanego zakresu jest rozwiązaniem alternatywnym do tego, które przedstawiliśmy w innym materiale dotyczącym algorytmu - Sito Eratostenesa. Nie wymaga użycia dodatkowych struktur danych – tablic, dzięki czemu zyskujemy więcej pamięci, kosztem wydajności. Po przeanalizowaniu implementacji, spróbuj samodzielnie zaimplementować algorytm Sito Eratostenesa w języku C++, z zastosowaniem funkcji.

Specyfikacja problemu:

Dane:

• x – koniec przedziału, w którym będą poszukiwane liczby pierwsze; liczba naturalna > 2

Wynik:

Program na standardowym wyjściu drukuje liczbę liczb pierwszych w przedziale $<2;x>$

Krok 1.
Zapisz szkielet naszego programu.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{

	return 0;
}

Krok 2.
Zapisz nagłówek funkcji wczytującej dane wraz z klamrami obejmującymi ciało funkcji.

#include <iostream>

using namespace std;

void WczytajDane(int& x)
{

}

int main()
{

	return 0;
}

Krok 3. Wypełnij ciało funkcji WczytajDane().

#include <iostream>

using namespace std;

void WczytajDane(int& x)
{
	cout << "Podaj x: ";
	cin >> x;
}

int main()
{

	return 0;
}

Krok 4. W funkcji main() zadeklaruj odpowiednią zmienną, a następnie wczytaj do niej dane za pomocą wcześniej utworzonej funkcji.

#include <iostream>

using namespace std;

void WczytajDane(int& x)
{
	cout << "Podaj x: ";
	cin >> x;
}

int main()
{
	int x;
	WczytajDane(x);
    
	return 0;
}

Krok 5. Zapisz funkcję sprawdzającą, czy dana liczba jest liczbą pierwszą.

bool czyPierwsza(int a)
{
	for(int i = 2; i <= sqrt(a); i++)
	{
		if(a % i == 0)
			return false;
	}
	return true;
}

Nasza funkcja jest typu bool, ponieważ zwraca true, jeśli liczba jest liczbą pierwszą oraz false, jeśli liczba nie jest liczbą pierwszą. Funkcja ma jeden parametr typu int, następnie w pętli, dla $i \in \lt 0, \sqrt{a} \gt$ sprawdzane jest, czy nasza liczba dzieli się bez reszty przez i. Jeśli tak – liczba nie jest pierwsza. Zatem zwracamy wartość false. Jeśli w trakcie działania pętli nie znajdziemy dzielnika a – oznacza to, że jest to liczba pierwsza. Możemy więc zwrócić true.

Krok 6. Zadeklarujmy zmienną, która będzie przechowywać liczbę wszystkich liczb pierwszych. Od razu wyzerujmy jej wartość.

#include <iostream>

using namespace std;

bool czyPierwsza(int a)
{
	for(int i = 2; i <= sqrt(a); i++)
	{
		if(a % i == 0)
			return false;
	}
	return true;
}

void WczytajDane(int& x)
{
	cout << "Podaj x: ";
	cin >> x;
}

int main()
{
	int x, pierwszych = 0;
	WczytajDane(x);

	return 0;
}

Krok 7. Zapiszmy pętlę for, która będzie się wykonywała od 2 do x, a w niej sprawdźmy – przy pomocy wcześniej zapisanej funkcji – (pamiętając o dołączeniu biblioteki cmath) czy liczba jest liczbą pierwszą. Jeśli tak jest, zwiększmy wartość zmiennej pierwszych o jeden.

#include <iostream>
#include <cmath>

using namespace std;

bool czyPierwsza(int a)
{
	for(int i = 2; i <= sqrt(a); i++)
	{
		if(a % i == 0)
			return false;
	}
	return true;
}

void WczytajDane(int& x)
{
	cout << "Podaj x: ";
	cin >> x;
}

int main()
{
	int x, pierwszych = 0;
	WczytajDane(x);

	for(int i = 2; i <= x; i++)
	{
		if(czyPierwsza(i))
			pierwszych++;
	}

	return 0;
}

Krok 8. Wypiszmy wartość zmiennej pierwszych wraz z odpowiednim komunikatem.

#include <iostream>
#include <cmath>

using namespace std;

bool czyPierwsza(int a)
{
	for(int i = 2; i <= sqrt(a); i++)
	{
		if(a % i == 0)
			return false;
	}
	return true;
}

void WczytajDane(int& x)
{
	cout << "Podaj x: ";
    cin >> x;
}

int main()
{
	int x, pierwszych = 0;
    
    WczytajDane(x);
    
	for(int i = 2; i <= x; i++)
	{
		if(czyPierwsza(i))
			pierwszych++;
	}
	cout << "Liczba liczb pierwszych w przedziale <2;"<< x <<"> :" << pierwszych;
	return 0;
}

Słownik