Im Lernmodul 1 zum Arduino hast du bereits Funktionen kennengelernt, um beispielsweise eine Abfolge von Tönen immer wieder abzuspielen, ohne jedes Mal alle Befehle für die Tonfolge erneut hinschreiben zu müssen. Hier soll es etwas ausführlicher um Funktionen und um die Sichtbarkeit von Variablen gehen.
Soll die Funktion – wo wie bei den Tonfolgen – nur eine Abfolge von Befehlen erledigen, muss sie mit dem Schlüsselwort
void
eingeleitet werden. Dieses Schlüsselwort gibt an, dass die Funktion „nichts“ zurückgibt.
void quadratzahlen() { Serial.print("- Start: quadratzahlen - "); for(int i=0; i<6; i++) { int q=i*i; Serial.print(q); Serial.print(" "); } Serial.println("- Ende: quadratzahlen -"); return; //Optional, weil kein Wert zurückgegeben wird. }
Wenn der Programmablauf zum Funktionsaufruf gelangt, springt die Verarbeitung zur Funktion, arbeitet die darin enthaltenden Anweisungen ab bis die return-Anweisung dazu führt, an die Stelle des Programms zurückzukehren, von wo der Funktionsaufruf gestartet wurde:
Bei Funktionen, die keinen Rückgabewert haben und bei denen erst ganz am Ende aller Anweisungen in der Funktion zum Aufrufpunkt zurückgekehrt werden soll, kann man die return-Anweisung weglassen.
loop()
des Sketches ist leer.quadratzahlen
und den im Bild sichtbaren Aufrufen im Setup. Überprüfe, ob deine Antwort richtig war, indem du den Sketch ausführst und die Ausgabe kontrollierst.void quadratzahlen() { Serial.print("- Start: quadratzahlen - "); for(int i=0; i<6; i++) { int q=i*i; Serial.print(q); Serial.print(" "); } return; Serial.println("- Ende: quadratzahlen -"); return; //Optional, weil kein Wert zurückgegeben wird. }
Um Funktionen flexibler einsetzen zu können, indem man ihr Verhalten steuert, kann man ihnen einen oder mehrere Parameter übergeben:
void quadratzahlen(int ende) { Serial.print("- Start: quadratzahlen - "); for(int i=0; i<ende; i++) { int q=i*i; Serial.print(q); Serial.print(" "); } Serial.println("- Ende: quadratzahlen -"); return; //Optional, weil kein Wert zurückgegeben wird. }
Die „Signatur“ der Funktion zeigt uns jezt an, dass sie nichts zurückgibt („void“) aber einen Parameter vom Typ int
erwartet, wenn sie aufgerufen wird:
Jeder Parameter, der an die Funktion übergeben wird, erzeugt eine lokale Variable, die nur innerhalb der geschweiften Klammern der Funktion „sichtbar“ ist. Die Variable ende
existiert also nur, solange die Funktion quadratzahlen
verarbeitet wird und hat dabei jeweils den Wert, den sie beim Aufruf der Funktion von der Aufrufenden Stelle erhalten hat.
loop()
des Sketches ist leer.Man kann auch mehr als einen Parameter an eine Funktion übergeben:
Beim Aufruf der Funktion müssen die Zahl und dieTypen den Parameter mit den in den Signatur festgelegten Rahmenbedingungen übereinstimmen, sonst erhältst du bereits beim Übersetzen des Programms eine Fehlermeldung.
start
bis ende
.quadratzahlen(6)
quadratzahlen(2.1,5)
quadratzahlen(„a“,5)
Im folgenden Sketch habe ich die Parameter wieder entfernt, die Ausgabe der Quadratzahlen erfolgt dennoch nur von 1 bis 25:
// Globale Variablen int start=1; int ende=5; void setup() { delay(1000); Serial.begin(9600); delay(1000); Serial.println("--- Programmstart -------"); quadratzahlen(); Serial.println("--- Zwischenmeldung -----"); quadratzahlen(); Serial.println("--- Programmende --------"); } void quadratzahlen() { Serial.print("- Start: quadratzahlen - "); for(int i=start; i<ende; i++) { int q=i*i; Serial.print(q); Serial.print(" "); } Serial.println("- Ende: quadratzahlen -"); return; //Optional, weil kein Wert zurückgegeben wird. } void loop() { // Leer - der Loop hat hier keine Funktion }
start
im Setup auf 3. Allerdings kann man sie auch überall verändern. Bei längeren Programmen ist es darum oft nicht immer einfach zu wissen, was für einen Wert eine globale Variable gerade hat.
Man sollte die Verwendung von globalen Variablen darum auf wenige Zwecke einschränken, z.B. um den PINs des Arduino „sprechende Namen“ zu geben.
Man kann den Sketch wie folgt abändern, um lokale Variablen zu erhalten:
void setup() { delay(1000); Serial.begin(9600); delay(1000); Serial.println("--- Programmstart -------"); quadratzahlen(); Serial.println("--- Zwischenmeldung -----"); quadratzahlen(); Serial.println("--- Programmende --------"); } void quadratzahlen() { // Lokale Variablen int start=1; int ende=5; Serial.print("- Start: quadratzahlen - "); for(int i=start; i<ende; i++) { int q=i*i; Serial.print(q); Serial.print(" "); } Serial.println("- Ende: quadratzahlen -"); return; //Optional, weil kein Wert zurückgegeben wird. }
Ändere deinen Sketch so ab, dass lokale Variablen verwendet werden. Versuche die Variable start
im Setup-Block auf den Wert 3 zu setzen.
Betrachte den folgenden Sketch:
int start=2; void setup() { delay(1000); Serial.begin(9600); delay(1000); Serial.println("--- Programmstart -------"); quadratzahlen(); Serial.println("--- Zwischenmeldung -----"); quadratzahlen(); Serial.println("--- Programmende --------"); } void quadratzahlen() { // Lokale Variablen int start=1; int ende=5; Serial.print("- Start: quadratzahlen - "); for(int i=start; i<ende; i++) { int q=i*i; Serial.print(q); Serial.print(" "); } Serial.println("- Ende: quadratzahlen -"); return; //Optional, weil kein Wert zurückgegeben wird. }
Hier gibt es sowohl eine globale als auch eine lokale Variable mit dem Namen start
. Welche wird jetzt in der for-Schleife verwendet?
start
irgendwo im setup mit einem Serial.printl Befehl aus - welcher Wert wird hier ausgegeben?Funktionen können, wenn sie zu der Stelle zurückkehren, an der sie aufgerufen wurden auch noch Ergebnisse zurückgeben.
void setup() { delay(1000); Serial.begin(9600); delay(1000); Serial.println("--- Programmstart -------"); double n = nullstelle(-2,4); Serial.print("Nullstelle bei x="); Serial.println(n); Serial.println("--- Programmende --------"); } double nullstelle(double steigung, double yachsabsch) { double nullst = -1 * yachsabsch / steigung; return nullst; } void loop() { // Leer - der Loop hat hier keine Funktion }