FAV-ZCU/KIV PPA1/4. Metody.md

# Metody

- Naprostá většina programů je netriviální a rozsáhlá 
- Často potřebujeme jeden výpočet provést vícekrát
	- Pokud všechen výkonný kód napíšeme jen do metody ```main```(), budou se části kódu opakovat
- Potřeba dekompozice
	- Rozdělení problému na menší podproblémy
	- Tyto podproblémy lze rozdělit ještě na menší podproblémy
	- Tak postupujeme dále, až dostaneme elementární podproblémy, které jsou snadno řešitelné => postupujeme hierarchicky odshora dolů
	- Snadno řešitelné elementární podproblémy mohou být reprezentovány metodami
- Použití metod
	- Program se snáze navrhuje
		- Je rozdělen na elementární části reprezentované metodami
		- Je možné vytvářet program po krocích
	- Zdrojový kód je přehlednější
		- V daném místě se lze soustředit jen na jednu konkrétní část algoritmu

### Popis metod a terminologie

- metody jsou úseky kódu (podprogramy), které provádějí nějaký výpočet
	- Metody by neměly být příliš dlouhé (cca na jednu obrazovku) a měly by dělat jednu jasně definovatelnou činnost popsanou jejich názvem
- Je třeba rozlišovat deklaraci/definici metody a volání/použití metody

### Deklarace metody

- Deklarace metody znamená, že vytvoříme (napíšeme) metodu
	- včetně jejího názvu a výkonného kódu
	- POZOR! – Tento kód se však provede až při volání metody
- Každá metoda se skládá z hlavičky a těla
- Hlavička metody
	- Obsahuje „popis vlastností“ metody včetně jejího jména
	- ``` právo static návratováHodnota název(parametry) ```
		- Např. ``` public static double naDruhou(double x) ```
	- ```public ``` je přístupové právo
	- ```static ``` značí, že se jedná o statickou metody třídy
		- Existují i metody bez ```static```, tzv. metody instance, kterých je ve skutečnosti většina
	- Název metody začíná malým počátečním písmenem, každé další slovo víceslovného názvu začíná velkým písmenem 
		- Podobně jako u názvu proměnných
	- U dokumentačního komentáře metody se uvádí alespoň jedna řádka popisující účel metody, případné parametry metody a návratová hodnota jsou popsány na dalších řádkách
	- např.:
	```java
	/** 
		* Ukazka deklarace metod - vypocet vzdalenosti dvou bodu v rovine 
		* @author Tomas Potuzak 
		* @version 1.0 (2018-08-13) 
	*/
	```
- Tělo metody
	- Obsahuje výkonné příkazy uzavřené do složených závorek
	- V Javě se otevírací závorka píše na řádku hlavičky metody
- Metoda je jednoznačně určena třídou, ve které je deklarována, svým názvem, počtem, typem a pořadím svých parametrů a návratovou hodnotou
	- Přesto se ve vysvětlujícím textu (nikoliv ve zdrojovém kódu) běžně používá pouze název metody se závorkami (např. ``` naDruhou ```()), pokud nehrozí záměna za jinou metodu
- Každá metoda musí být deklarována přímo uvnitř třídy
	- Není možné deklarovat metodu mimo třídu
	- Není možné deklarovat metodu uvnitř jiné metody
	- Metody se typicky deklarují po deklaraci proměnných (např. deklarace ```Scanner```u) kvůli přehlednosti
		- Mohou být ale deklarovány kdekoliv uvnitř třídy
	- Pořadí deklarace metod **je** (v Javě) **irelevantní**, každá metoda je platná (je viditelná) v celé třídě => metoda může být deklarována až za místem, kde již byla volána

### Volání (použití) metody

- Volání metody znamená, že se provede kód umístěný v těle metody na místě programu, kde metodu voláme (použijeme)
	- Pokud chceme metodu použít (tj. chceme, aby provedla svou činnost (výpočet) na určitém místě), použijeme její jméno a do závorek napíšeme hodnoty skutečných parametrů, které nahradí formální parametry v hlavičce metody
	- Pokud použijeme metodu ve stejné třídě, jako ve které je deklarována (tj. voláme ji z jiné metody téže třídy), voláme ji pouze jejím jménem a hodnotami parametrů
		- ``` metoda(parametry); ```
	- Pokud použijeme metodu vně třídy, ve které je deklarována, musíme před název metody přidat název třídy, ve které je deklarována (tečková notace)
		- ``` Třída.metoda(parametry); ```
		- Toto platí pouze pro metody označené klíčovým slovem ```static```

### Lokální proměnné

- Jsou definovány **UVNITŘ** metod

#### Viditelnost lokálních proměnných

- Jsou viditelné (tj. mohu je používat pro čtení a zápis) **pouze uvnitř metody**
	- Jsou viditelné od místa (řádky), kde byly deklarovány
	- Jsou viditelné do konce bloku, ve kterém byly deklarovány
		- Rozdíl oproti proměnným definovaným UVNITŘ třídy, ale VNĚ metod (proměnné třídy), které jsou viditelné v rámci třídy i před místem deklarace (podobně jako metody)
		- Pokud jsou deklarovány přímo v těle metody (tj. ne uvnitř vnořeného bloku), jejich viditelnost končí s tělem metody
		- Pokud jsou definovány uvnitř vnořeného bloku (např. v příkazu if nebo v cyklu), jejich platnost končí koncem bloku
- Zastíní proměnnou třídy (a instance) pokud se jmenuje stejně
	- Je možné deklarovat lokální proměnnou, která se jmenuje stejně jako proměnná třídy
	- Společný název (identifikátor) pak odkazuje na **LOKÁLNÍ** proměnnou, ne na proměnnou třídy
	- Potenciální zdroj problémů => je potřeba dát pozor, o jakou proměnnou se jedná (lokální/třídy/instance)
		- IDE nástroje většinou druh proměnné odlišují barvou či řezem písma pro větší přehlednost
- Lokální proměnné ve vnořených blocích
	- Všechny lokální proměnné deklarované před vnořeným blokem jsou platné (viditelné) i v tomto bloku => nelze definovat novou lokální proměnnou se stejným názvem

#### Inicializace lokálních proměnných

- Lokální proměnné nejsou implicitně inicializovány na ```0, 0.0, false``` nebo ```null``` 
	- Na rozdíl od proměnných třídy (a proměnných instance)
	- Je vhodné je inicializovat ručně (explicitně) 
	- Např. ``` int i = 0; ```

### Návratová hodnota metody a příkaz return

- Existují **dva typy metod**: 
	- Metody **s návratovou hodnotnou** (**funkce**)
	- Metody **bez návratové hodnoty** (**procedury**)

#### Metody s návratovou hodnotou (funkce)

- Metoda může vracet návratovou hodnotu, která může být libovolného typu (základní datový typ, třída, pole, ...)
	- Pokud metoda vrací návratovou hodnotu, jedná se o funkci
- Typ je specifikován těsně před názvem metody
- Pro určení návratové hodnoty uvnitř těla metody se používá příkaz (klíčové slovo) ```return```, za který se uvede výraz s odpovídajícím typem výsledné hodnoty
- ```return výraz;```
	- Výraz může být libovolně komplikovaný nebo se může jednat o samotnou proměnnou (nebo výjimečně i pojmenovanou/nepojmenovanou konstantu)
- Volání metody s návratovou hodnotou
	- Výsledkem volání metody je její návratová hodnota, ale může mít i další efekty
		- Např. může ovlivnit hodnoty proměnných třídy (nebo mnohem častěji proměnných instance)
	- Pokud je primárním výsledkem volání metody (funkce) její návratová hodnota, je většinou volána jako součást výrazu
	- Pokud primárním výsledkem volání metody (funkce) je jiná činnost, kterou provádí, a návratová hodnota je (někdy) vedlejší, lze jí volat jako příkaz (tj. ne jako součást výrazu)
		- Vrácená hodnota se zahodí (nikam se nepřiřadí a nepoužije se)

#### Metody bez návratové hodnoty (procedura)

- Metoda nevrací žádnou návratovou hodnotu, pouze provede nějakou činnost => pak se jedná o proceduru
- Při deklaraci metody se místo návratového typu uvede klíčové slovo void
	- Např. ```public void vypisNahodnaCisla()```
- Volání metody bez návratové hodnoty
	- Metoda se volá pouze jako příkaz, nemůže být součástí výrazu jako metoda s návratovou hodnotou

#### Použití příkazu return

- Příkaz return okamžitě ukončí metodu, bez ohledu na to, kde se v metodě nachází 
- Příkazů return může být v jedné metodě více (např. v každé větvi příkazu ```if```)
	- Pokud metoda vrací návratovou hodnotu (jedná se o funkci), nesmí existovat větev, ve které by příkaz return nebyl (došlo by k chybě překladu)
- Za ním už se nesmí nacházet žádný příkaz, protože se nikdy nemůže provést (dojde k chybě překladu)
	- Např. pokud je použit v příkazu ```switch```, nemůžou být jednotlivé větve ukončeny příkazem ```break;```, protože tento příkaz je nedosažitelný
- Příkaz ```return``` se může použít k předčasnému ukončení metody (např. proto, že parametr nemá platnou hodnotu)
- Příkaz return se může použít i k předčasnému ukončení metody bez návratové hodnoty (procedury) 
	- Pak se použije samotný ```return;```

### Parametry metody

- Metoda může mít „neomezené“ množství parametrů
	- Prakticky jich bývá pouze několik (žádný až cca 3 až 5)
		- Více parametrů typicky svědčí o špatné dekompozici problému
	- Parametry jsou popsány v závorce za názvem metody stejně jako deklarace proměnné typem a názvem
		- Parametry mohou být libovolného typu
		- Pokud má metoda více parametrů, jsou odděleny čárkou
		- U každé proměnné musí být explicitně uveden datový typ, i když je více parametrů stejného datového typu za sebou
		- Např. ```double static secti(double a, double b)```

#### Formální a skutečné parametry metody

- Parametry definované v hlavičce metody (při deklaraci metody) se nazývají **formální parametry**
- Při volání metody jsou v závorce uvedeny **skutečné parametry metody**
	- Musejí odpovídat počtem a datovým typem (ve správném pořadí)
	- Může se jednat o proměnné, pojmenované/nepojmenované konstanty a výrazy (datový typ výsledku výrazu musí odpovídat datovému typu formálního parametru)
- Ve formálních parametrech (proměnných) jsou do metody předány hodnoty skutečných parametrů metody
	- Tyto hodnoty typicky ovlivňují chování metody
	- Formální parametry mají v těle metody všechny vlastnosti lokálních proměnných, typicky se ale jejich hodnoty jen čtou
		- Je možné do nich přiřadit hodnotu, tím se ale ztratí hodnota předaná do metody => do formálních parametrů nové hodnoty v těle metody nepřiřazovat

#### Mechanizmus předání parametrů do metody

- Parametry jsou předávány vždy **hodnotou**
	- Platí pro základní datové typy i reference
- Hodnoty skutečných parametrů jsou překopírovány a vloženy do odpovídajících formálních parametrů, přes které jsou hodnoty dostupné v těle metody
- Změnit hodnotu formálních parametrů v těle metody je možné, ale změna se nijak neprojeví vně metody
	- Kromě toho se přepíše hodnota předaná do metody

### Předávání řízení při volání metod

- Pokud je program rozdělen na metody, neběží lineárně od první řádky po poslední 
- Při každém volání metody se „skočí“ na začátek těla metody a začne se provádět její kód
	- Tzv. „předávání řízení“
- Při dosažení konce těla metody se skočí zpátky na místo, odkud byla metoda volána, a pokračuje se dalším příkazem
- Volání metody jako parametru jiné metody
	- Pokud metoda vrací návratovou hodnotu a tato hodnota je použita jako parametr volání další metody, je možné si ji uložit do pomocné proměnné a tu pak použít jako parametr další metody
		- Tento zápis je přehlednější
	- Je však také možné volat metodu přímo ve volání další metody
		- Tento zápis je úspornější, ale méně přehledný 
		- Oba zápisy se běžně používají

### Přetěžování metod (overloading)

- V jedné třídě může být deklarováno více metod se stejným jménem
- Metody se pak nazývají přetížené (overloaded)

#### Důvody k přetěžování metod

- Přetížené metody obvykle dělají podobnou činnost, ale mírně se liší
- Protože je možné metody přetížit, není nutné vymýšlet podobné názvy podobných metod, můžeme rovnou použít stejný název
- Dělají stejnou činnost pro různý datový typ
	- Např. metoda ```Math.abs()``` je přetížena 4x pro typ 
	   ```int, long, float a double```
- Dělají stejnou činnost, ale s upřesněním
	- Typicky přibudou další parametry

#### Požadavky na přetížené metody

- Přetížené metody MUSÍ mít různé hlavičky
	- Musí se lišit počtem a/nebo typem a/nebo pořadím typů parametrů
	- Nestačí, aby se lišily jen návratovou hodnotou
	- Nestačí, aby se lišily jen názvem formálních parametrů
		- Názvy formálních parametrů nejsou podstatné – používají se v těle metody, ale při jejím volání je důležitý pouze jejich typ
	- Při volání překladač vybere podle skutečných parametrů metodu, která přesně odpovídá počtem, typem a pořadím parametrů