Programming/C

C언어 - 함수(Function)

JunsuKim 2021. 9. 22.

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함수를 만드는 이유

해결해야 할 규모가 크거나 형태가 복잡한 경우 구현에 필요한 기능들을 분석하고, 그 분석 결과를 바탕으로 작은 크기의 함수들로 구현한다. 한마디로 "하나씩 천천히 해나가는 것"이다.

기능들을 나눠놓으면 문제의 발생 및 프로그램의 요구사항 변경으로 인한 소스코드의 변경이 필요할 때, 변경의 범위를 축소 및 제한할 수 있다.

함수에는 전달 인자의 유무와 반환 값의 유무에 따른 네 가지의 형태가 있다.

1. 전달인자가 있고, 반환 값이 있다.
2. 전달인자가 있고, 반환 값이 없다.
3. 전달인자가 없고, 반환 값이 있다.
4. 전달인자가 없고, 반환 값이 없다.

이러한 유형들의 함수들을 정의해 보겠다.

1. 전달인자와 반환 값이 모두 있는 경우

int Add(int n1, int n2) {
    int result = n1 + n2;
    return result;
}

이는 덧셈 기능을 구현한 함수이다.

전달 인자로 int형 정수인 n1과 n2를 받으며, result변수에 두 정수를 더한 값을 저장하고 result를 반환하였다.

#include<stdio.h>

int Add(int n1, int n2) {
    return n1 + n2;
}

int main() {
    printf("%d", Add(2, 3));
    return 0;
}

이와 같이 main함수에서 Add함수의 매개변수에 값을 정해주면 Add함수에서 매개변수가 값을 전달받아 2 + 3이라는 값을 반환한다.

2. 전달인자 또는 반환 값이 없는 경우

void ShowAddResult(int num) {
    printf("덧셈결과 출력: %d\n", num);
}

위는 전달인자가 있고, 반환 값이 없는 코드이다. printf를 대신할 수 있는 함수로 정의해 보겠다.

printf 함수는 서식을 지정해야 하기 때문에 상대적으로 빈번히 호출하기가 번거롭다.

하지만 이러한 함수를 만들었기 때문에 서식지정을 하지 않고 함수를 호출하면 된다.

int ReadNum() {
    int num = 0;
    scanf("%d", &num);
    return num;
}

이번에는 전달인자가 없고 반환 값이 있는 코드이다. 이는 scanf를 대신할 수 있는 함수로 정의해 보았다.

printf와 같이 scanf도 서식 지정을 계속해서 해주는 게 번거로우니 함수를 통해 호출을 하도록 하자.

3. 전달인자와 반환 값이 모두 없는 경우

void Question() {
    printf("두개의 정수를 입력하시오: ");
}

이와 같은 함수는 단순히 메시지를 전달하는 함수로 전달 인자와 반환 값이 모두 필요 없다.

이러한 작은 코드들을 한 번에 모아 보면 다음과 같이 된다.

#include<stdio.h>

void Question() {
    printf("두개의 정수를 입력하시오: ");
}

int Add(int num1, int num2) {
    return num1 + num2;
}

void ShowAddResult(int result) {
    printf("덧셈결과 : %d\n", result);
}

int ReadNum(){
    int num = 0;
    scanf("%d", &num);
    return num;
}

int main() {
    Question();
    num1 = ReadNum();
    num2 = ReadNum();
    int result = Add(num1, num2);
    ShowAddResult(result);
    return 0;
}

이와 같이 함수들을 나누어 하나씩 해결하다 보면 큰 프로젝트를 보기 쉽게 나눌 수 있다.

재귀함수(Recursive Function)

재귀함수란 함수 내에서 자기 자신을 다시 호출하는 함수이다.

void Recursive() {
    printf("Recursive call!\n");
    Recursive();
}

이해가 잘 되지 않는다면 위의 사진과 같이 복사본이 실행되는 구조라 생각하면 된다.

"Recursive 함수를 실행하는 중간에 다시 Recursive 함수가 호출되면, Recursive함수의 복사본을 하나 더 만들어서 복사본을 실행하게 된다."

예제를 보며 확인해보자.

#include<stdio.h>

void Recursive(int num) {
    if(num <= 0) return;
    printf("%d\n", num);
    Recursive(num-1);
}

int main() {
    Recursive(3);
    return 0;
}

// 3 2 1

위에서 보면 Recursive함수에서 num이 0보다 같거나 작으면 함수가 종료되도록 하는 "탈출 조건"을 만들어 주었다.

main함수에서 Recursive함수에 3을 전달인자에 주었고, 이를 통해 num이 0보다 클 시 출력이 되며 재귀함수를 통해 num-1이라는 값을 전달인자가 또 다시 받게 된다. 반복을 하다 num이 0의 값이 된다면 함수가 끝나게 되는 것이다.

재귀함수는 자료구조나 알고리즘의 어려운 문제를 단순화하는 데 사용되므로 중요한 역할을 하고 있다. 또한 재귀적인 수학적 수식을 그대로 코드로 옮길 수 있다. 예를 들어 팩토리얼(Factorial) 값을 반환하는 함수를 재귀적으로 구현해보자.

팩토리얼이란

n! = n * (n-1) * (n-2) * (n-3) * . . . . . * 2 * 1이라는 수식이다.

따라서 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1인 120이 된다.

이러한 알고리즘을 디자인해보면,

수식적으로 이렇게 표현할 수 있다.

따라서 n이 1 이상일 경우 n * f(n-1)의 값을 반환하면 된다.

if(n >= 1) return n * Factorial(n-1);

또한 n이 0인 경우의 결과값은 1이므로 아래와 같이 된다.

if(n == 0) return 1;

이를 if~else를 통해 묶으면

if(n == 0) return 1;
else return n * Factorial(n-1);

이와 같이 된다. 이로써 팩토리얼의 값을 반환하는 Factorial함수를 완성한 것이다.

완전한 코드를 통해 결과값이 제대로 나오는지 알아보겠다.

#include<stdio.h>

int Factorial(int num) {
    if(num == 0) return 1;
    else return n * Factorial(num - 1);
}

int main() {
    for(int i=1; i<=5; i++) printf("%d! = %d\n", i, Factorial(i));
    return 0;
}

/*
1! = 1
2! = 2
3! = 6
4! = 24
5! = 120
*/

*재귀함수는 함수의 코드를 이해하는 것보다 그 과정을 이해하는 것이 더 중요하다.