034.3 Lektion 2

Je größer ein Programm, desto schwieriger wird es, seine Aufgaben ohne Funktionen zu organisieren. Jede Funktion hat ihren eigenen privaten Variablenbereich, so dass die in einer Funktion definierten Variablen nur innerhalb dieser Funktion verfügbar sind. So werden sie nicht mit Variablen aus anderen Funktionen verwechselt. Globale Variablen sind zwar immer noch innerhalb der Funktionen zugänglich, aber der bevorzugte Weg, um Eingabewerte an eine Funktion zu senden, sind Funktionsparameter. Als Beispiel werden wir den Primzahl-Prüfer aus der vorangegangenen Lektion ausbauen:

Um später im Code zu prüfen, ob eine Zahl eine Primzahl ist, müssten Sie den bereits geschriebenen Code wiederholen. Diese Praxis ist allerdings nicht empfehlenswert, da etwaige Korrekturen oder Verbesserungen des ursprünglichen Codes überall dort wiederholt werden müssten, wo der Code kopiert wurde. Außerdem belastet die Wiederholung des Codes den Browser und das Netzwerk und verlangsamt möglicherweise die Anzeige der Webseite. Verschieben Sie stattdessen die entsprechenden Anweisungen in eine Funktion:

Die Funktionsdeklaration beginnt mit der Anweisung function, gefolgt von dem Namen der Funktion und ihren Parametern. Der Name der Funktion folgt denselben Regeln wie die Namen von Variablen. Die Parameter der Funktion, auch Argumente genannt, werden durch Kommata getrennt und in Klammern gesetzt.

Im Beispiel hat die Funktion test_prime nur ein Argument (candidate), das dem zu testenden Primzahlkandidaten entspricht. Funktionsargumente funktionieren wie Variablen, aber ihre Werte werden von der Anweisung, die die Funktion aufruft, zugewiesen. Zum Beispiel ruft die Anweisung test_prime(231) die Funktion test_prime auf und weist dem Argument candidate den Wert 231 zu, der dann innerhalb des Funktionskörpers wie eine gewöhnliche Variable verfügbar ist.

Wenn die aufrufende Anweisung einfache Variablen für die Funktionsparameter verwendet, werden deren Werte in die Funktionsargumente kopiert. Dieser Vorgang — das Kopieren der von der aufrufenden Anweisung genutzten Parameterwerte in die innerhalb der Funktion verwendeten Parameter — wird als Wertübergabe von Argumenten bezeichnet. Alle Änderungen, die die Funktion am Argument vornimmt, wirken sich nicht auf die ursprüngliche Variable aus, die in der aufrufenden Anweisung verwendet wird. Verwendet die aufrufende Anweisung jedoch komplexe Objekte als Argumente (d.h. ein Objekt mit Eigenschaften und Methoden) für die Parameter der Funktion, so werden diese als Referenz übergeben, und die Funktion kann das ursprüngliche Objekt, das in der aufrufenden Anweisung verwendet wurde, verändern.

Die Argumente, die als Wert übergeben werden, sowie die Variablen, die innerhalb der Funktion deklariert werden, sind außerhalb der Funktion nicht sichtbar. Das heißt, ihr Geltungsbereich ist auf den Funktionskörper beschränkt, in dem sie deklariert wurden. Dennoch werden Funktionen in der Regel verwendet, um eine Ausgabe zu erzeugen, die außerhalb der Funktion sichtbar ist. Um einen Wert mit der aufrufenden Funktion zu teilen, definiert eine Funktion eine return-Anweisung.

Die Funktion test_prime im Code-Beispiel gibt beispielsweise den Wert der Variablen is_prime zurück. Daher kann die Funktion die Variable überall dort ersetzen, wo sie im ursprünglichen Beispiel verwendet würde:

Die return-Anweisung gibt, wie ihr Name schon sagt, die Kontrolle an die aufrufende Funktion zurück. Daher wird an der Stelle, an der die return-Anweisung in der Funktion platziert ist, nichts ausgeführt, was ihr folgt. Eine Funktion kann mehrere return-Anweisungen enthalten. Diese Praxis kann nützlich sein, wenn einige innerhalb von bedingten Anweisungsblöcken stehen, so dass die Funktion bei jedem Durchlauf eine bestimmte return-Anweisung ausführen kann oder nicht.

Einige Funktionen geben keinen Wert zurück, so dass die Anweisung return nicht erforderlich ist. Die internen Anweisungen der Funktion werden unabhängig von ihrem Vorhandensein ausgeführt, so dass Funktionen auch dazu dienen können, die Werte globaler Variablen oder den Inhalt von Objekten zu ändern, die als Referenz übergeben werden. Hat die Funktion keine return-Anweisung, wird ihr Standard-Rückgabewert auf undefined gesetzt: eine reservierte Variable, die keinen Wert hat und nicht geschrieben werden kann.

Neben der Ausführung von Anweisungen und dem Aufruf von eingebauten Funktionen können benutzerdefinierte Funktionen auch andere benutzerdefinierte Funktionen aufrufen, einschließlich sich selbst. Der Aufruf einer Funktion aus sich selbst wird als Funktionsrekursion bezeichnet. Je nach Art des Problems, das Sie zu lösen versuchen, können rekursive Funktionen einfacher sein als verschachtelte Schleifen zur Ausführung sich wiederholender Aufgaben.

Bisher wissen wir, wie man mit einer Funktion prüft, ob eine bestimmte Zahl eine Primzahl ist. Nehmen wir nun an, Sie wollen die nächste Primzahl nach einer gegebenen Zahl finden. Sie könnten eine while-Schleife nutzen, um die Kandidatenzahl zu erhöhen, und eine verschachtelte Schleife schreiben, die nach ganzzahligen Faktoren für diesen Kandidaten sucht:

Sie sehen, dass wir eine konstante Bedingung für die while-Schleife (den Ausdruck true in der Klammer) und die Hilfsvariable is_prime verwenden müssen, um zu wissen, wann die Schleife beendet werden soll. Obwohl diese Lösung korrekt ist, sind verschachtelte Schleifen nicht so elegant wie eine Rekursion, um die gleiche Aufgabe zu erfüllen:

Beide Versionen von next_prime geben die nächste Primzahl nach der als einziges Argument übergebenen Zahl zurück (from). Die rekursive Version beginnt, wie die vorherige Version, mit der Überprüfung der Spezialfälle (d.h. Zahlen kleiner oder gleich zwei). Dann wird der Kandidat inkrementiert und mit der for-Schleife nach ganzzahligen Faktoren gesucht (beachten Sie, dass es keine while-Schleife mehr gibt). Zu diesem Zeitpunkt wurde die einzige gerade Primzahl bereits getestet, also werden der Kandidat und seine möglichen Faktoren um zwei erhöht. (Eine ungerade Zahl plus zwei ist die nächste ungerade Zahl.)

Es gibt nur zwei Auswege aus der for-Schleife im Beispiel: Wenn alle möglichen Faktoren getestet werden und keiner bei der Division des Kandidaten einen Rest gleich Null hat, wird die for-Schleife beendet und die Funktion gibt den Kandidaten als nächste Primzahl nach from zurück. Andernfalls, wenn factor ein ganzzahliger Faktor von candidate ist (candidate % factor == 0), stammt der zurückgegebene Wert von der Funktion next_prime, die rekursiv aufgerufen wird, dieses Mal mit dem inkrementierten candidate als from-Parameter. Die Aufrufe von next_prime werden übereinander gestapelt, bis ein Kandidat schließlich keine ganzzahligen Faktoren mehr aufweist. Dann wird die letzte next_prime-Instanz, die die Primzahl enthält, diese an die vorherige next_prime-Instanz zurückgeben, und somit sukzessive bis hinunter zur ersten next_prime-Instanz. Obwohl jeder Aufruf der Funktion dieselben Variablennamen verwendet, sind die Aufrufe voneinander isoliert, so dass ihre Variablen im Speicher getrennt gehalten werden.