Funkce slouží k dělení programu na logické části, čímž zlepšuje čitelnost programu. Umožňuje použití stejného kódu v různých místech (za pomoci volání, odskoku do podprogramu). Realizace funkce (tj. instrukce, které ji reprezentují), je v paměti pouze jednou.

Funkce se můžou volat navzájem – rozlišujeme potom funkci volající a funkci volanou. Volající funkce „zavolá“ funkci volanou pomocí instrukce skoku do podprogramu „call“ (na rozdíl od instrukce „prostého“ skoku umístí „call“ na zásobník následující adresu, protože po ukončení volané funkce se musí pokračovat z místa programu, ze kterého se „odskočilo“). Volaná funkce potom provede svou činnost a je ukončena returnem „return“ zajistí skok na adresu v programu, kterou na zásobník uložil „call“.

Volající a volaná funkce (v jazyce C/C++) sdílí data přes parametry/argumenty a návratovou hodnotu. Parametry jsou uvedeny svým typem a názvem v hlavičce funkce a jsou to lokální proměnné funkce (jejich život končí s instrukcí návratu z funkce). Návratová hodnota je uvedena pouze svým typem a nemá jméno - „zůstane“ po vykonání funkce jako její výsledek a dá se využít ve výrazech jako proměnná daného typu (typ dán návratovou hodnotou). Poté co je použita v daném výrazu (ve kterém je volána funkce) návratová hodnota „mizí“ a již není k dispozici.

Paměťové místo pro parametry funkce i pro návratovou hodnotu je vyhrazeno na zásobníku. Volající i volaná funkce si však musí rozumnět v typu a počtu parametrů. Proto je nutné aby před voláním funkce znal překladač její prototyp (jméno a typy argumentů a návratové hodnoty. Na základě této informace překladač nejen vyhradí správné místo na zásobníku, ale pokud je to nutné, tak provede i konverzi parametru z typu proměnné použité ve volání na typ očekávaný (je-li ve volání funkce, která očekává typ int proměnná typu double, je vyhrazeno místo na int a proměnná typu double je převedena na typ int a uložena do připraveného místa). Pro informování překladače o prototypech funkce slouží uvedení prototypů do hlavičkového souboru, který tímto oznamuje překladači jak má realizovat volání (konverze na typ očekávaný volanou funkcí).

S voláním funkce je spojená režie, spočívající ve „spotřebě“ paměti a času. Paměť je nutná k vytvoření a uložení předávaných proměnných, někdy je ještě před voláním funkce nutné „uklidit“ registry procesoru (uložit je na zásobník), protože volaná funkce je může použít pro své výpočty a tím přemazat v nich uložená data. Po ukončení funkce jsou tato data vrácena zpět do příslušných registrů. Dále je nutné uložit návratovou adresu. Tato manipulace s pamětí a časová režie pro „skoky“ na jiné adresy trvá nějaký čas – časová režie volání funkce.

Jsou funkce, které volají samy sebe (nejčastěji přímo, ale může k tomu dojít i zprostředkovaně). Používá se při řešení složitějších úloh (například neuronové sítě, expertní systémy), při hledání řešení, kdy se upraví parametry a zavolá se tatáž funkce. Výhodou také je, že se dá zpracovat část úlohy, zavolat tatáž funkce a následně úlohu dokončit. Jednoduchým příkladem tohoto mechanizmu je například hledání poloviční vzdálenosti k překážce s popisem :
Půlka:
udělej dva kroky,
nejsi-li u překážky vykonej „Půlka“,
udělej krok zpět.

Nevýhodou rekurzivního volání funkcí je velká paměťová náročnost – při každém volání se vytváří nové lokální parametry, volané a návratové hodnoty. Jelikož se jedná o nestandardně velké požadavky na zásobník, může dojít k jeho přetečení a chybám programu. Překladače proto mají volbu na nastavení velikosti zásobníku.

1) Napište kód realizující faktoriál ve funkci main. Vytiskněte ve funkci main faktoriál od 0 do MAX (vhodně zvolte).
2) Napište funkci (se jménem faktnerek) počítající faktoriál (nerekurzivní). Funkce vrací faktoriál čísla zadaného jako parametr. Vytiskněte pomocí této funkce ve funkci main faktoriál od 0 do MAX (vhodně zvolte).
3) Napište funkci (se jménem faktrek), počítající faktoriál, realizovanou rekurzivně. Funkce vrací faktoriál čísla zadaného jako parametr. Vytiskněte ve funkci main faktoriál od 0 do MAX (vhodně zvolte).
4) Modifikujte funkci z bodu 3 (jméno faktrektisk) tak, aby při jediném volání vytiskla tato funkce tabulku faktoriálů pro čísla od 0 (nuly) do zvoleného čísla.

Jaký je vhodný datový typ pro realizaci proměnných pro výpočet faktoriálu?

Jaké je maximální číslo (pro zvolený datový typ) jehož faktoriál se dá vypočítat? Navrhněte jak toto číslo zjistit.

Představte si, jaký je rozdíl v použití paměťi (volání funkce, uložení proměnných …) při realizace funkce podle bodu 2 a 3.

Faktoriál je označován „!“ (faktoriál pěti je: 5!=5*4*3*2*1*1= 120 ,10! = 3628800, 1000! = 4,02387260077093773543702433923e+2567). Definice funkce faktoriál je:
i ! je pro kladná i roven součinu (i * (i-1) * (i-2) * … 4 * 3 * 2 * 1).
Pro i=0 je i! = 1.

Zároveň je možné faktoriál definovat i jako rekurentní vztah (v definici se objeví tatáž funkce)
i ! je pro kladná i roven (i * (i-1)! )
pro i = 0 je i! = 1.

Na základě příkladu (example) na adrese http://msdn.microsoft.com/en-us/vstudio/4e2ess30(v=vs.105).aspx (msdn time.h clock) zkuste zjistit kolik času jednotlivé funkce zaberou pro výpočet čísla MAX. (V případě, že je časový interval malý, je vhodné zavolat funkci několikrát a vypočítat průměrný čas).

Upravený příklad
z uvedené adresy

http://msdn.microsoft.com/en-us/vstudio/4e2ess30(v=vs.105).aspx

// crt_clock.c
// This example displays the elapsed time for given program period.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main( void )
{
   long    i = 6000000L;
   clock_t start, finish;
   double  duration;

   // Measure the duration of an event.
   printf( "Time to do %ld empty loops is ", i );
   start = clock();
   while( i-- ) 
      ;
   finish = clock();
   duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC;
   printf( "%2.1f seconds\n", duration );
}