第 21 章　定義過程

像App Inventor這類的編程語言通常會提供一組基本的內(nèi)置功能，對于app inventor來說，就是一組基本塊。編程語言還提供一種功能擴(kuò)展的方法，即，向語言中添加新的子程序（塊）?！驹谟?jì)算機(jī)科學(xué)中，子程序（英語：Subroutine, procedure, function, routine, method, subprogram），是一個大型程序中的某一部份代碼，由一個或多個語句塊組成。它負(fù)責(zé)完成某項(xiàng)特定任務(wù)，而且與其他代碼相比，具備相對的獨(dú)立性?！g者注】在App Inventor中，通過定義過程（procedure），即，命名一些順序執(zhí)行的塊，來實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。應(yīng)用中可以像調(diào)用App Inventor中的預(yù)定義塊一樣，調(diào)用這些過程。本章中你將看到，創(chuàng)建這樣抽象的過程的能力對于解決復(fù)雜問題是非常重要的，這是創(chuàng)建真正好應(yīng)用的基石。

當(dāng)家長對孩子說“睡覺前去刷牙”時，他們的實(shí)際含義是“從架子上拿起牙刷牙膏，向牙刷上擠一點(diǎn)牙膏，在每顆牙齒上刷10秒鐘（哈哈?。保鹊?。“刷牙”就是一種抽象：為一系列的低級指令起一個公認(rèn)的名稱。此處，家長要求孩子完成他們已經(jīng)認(rèn)可了的“刷牙”的一系列指令。

你也可以在編程中創(chuàng)建這樣的有名字的一系列指令，有些編程語言稱之為函數(shù)（function）或子程序（subprogram），在App Inventor中，被稱為過程（procedure）。過程就是一組順序執(zhí)行的有名字的塊，在應(yīng)用中可以隨時隨地調(diào)用它。

圖21-1就是一個過程的例子，它的功能是以英里為單位，計(jì)算兩個GPS坐標(biāo)之間的距離。

圖 21-1　計(jì)算兩點(diǎn)間距離的過程

不必急于探究這個過程中的內(nèi)部構(gòu)件，只要知道對于你所使用的編程語言來說，這樣的過程擴(kuò)展了它的功能。如果每個家長每天晚上都要向他的孩子解釋“刷牙”的步驟，那么這個孩子到了五年級可能還是不會刷牙。說“刷牙”是一種更有效的方式，而且每個人都會在睡覺之前去刷牙。

同樣的道理，在設(shè)計(jì)或編寫一個大型應(yīng)用時，一旦定義好了distanceBetweenPoints這個過程，你就會忽略它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而只是簡單地使用（或調(diào)用）它的名字。這種抽象能力對于解決大型問題來說是至關(guān)重要的，可以將大型的軟件項(xiàng)目分解成若干個便于管理的代碼塊。

過程還可以有助于減少錯誤，因?yàn)樗鼈兛梢允∪ズ芏嗳哂嗟拇a：只要在一處定義了過程，應(yīng)用中就可以隨處調(diào)用它。因此，假如應(yīng)用中要計(jì)算你的當(dāng)前位置與其他10個點(diǎn)之間的最近距離，你不必拷貝粘貼10次圖21-1中的塊，相反，你只需要定義這個過程，并在需要時調(diào)用它即可。此外，那種拷貝粘貼塊的方法還非常容易引入錯誤，因?yàn)橐坏┠阆胄薷某绦?，就必須找到所有的拷貝，并逐個以相同的方式修改它們。想象一下，你試圖在一個有1000行或塊的代碼中，找到5-10個曾經(jīng)粘貼過的代碼塊！與其被迫地拷貝粘貼這寫塊，不如用過程在一處將代碼塊封裝起來。

最后，過程將有助于建立代碼庫，讓這些代碼在其他應(yīng)用中可以被重用。即便是創(chuàng)建一個非常具體的應(yīng)用，有經(jīng)驗(yàn)的程序員總會在必要時設(shè)法考慮重用其他應(yīng)用中的部分代碼。有些程序員從未創(chuàng)建過應(yīng)用，他們只是專注與創(chuàng)建可重用的代碼庫，以便其他程序員以此來創(chuàng)建他們自己的應(yīng)用。

消除冗余

看一下圖21-2中的代碼塊，能否發(fā)現(xiàn)其中的冗余。

圖 21-2　"隨手記"應(yīng)用中的冗余代碼

這里的冗余代碼指與foreach塊有關(guān)（實(shí)際上是整個foreach塊以及它上面的"set NotesLabel.Text to"塊），例子中的三個foreach的作用都是顯示筆記列表，只是使用的場合有所不同：當(dāng)添加新項(xiàng)、刪除某一項(xiàng)，以及應(yīng)用啟動從數(shù)據(jù)庫加載列表時。

作為一個有經(jīng)驗(yàn)的程序員，一旦看到這樣的代碼，腦子里會立即敲響警鐘，甚至不必等到開始拷貝粘貼第一段程序中的代碼，他們知道最好是將這些冗余的代碼封裝在一個過程里，這樣既保證程序有很好的可讀性，也可以使后來的修改變得容易。

因此，有經(jīng)驗(yàn)的程序員會創(chuàng)建一個過程，將冗余代碼塊放在其中，并在原來使用冗余代碼的地方調(diào)用這一過程。應(yīng)用的執(zhí)行結(jié)果完全一樣，但更易于維護(hù)，也讓其他程序員更容易地加以利用。這種代碼（塊）的重新整理的過程成為重構(gòu)。

定義過程

我們來創(chuàng)建一個過程，實(shí)現(xiàn)圖21-2中那些冗余代碼的功能。在App Inventor中，定義過程幾乎與定義變量一樣簡單：從Procedures抽屜中拖出一個“to procedure”塊或“to procedure result”塊。如果過程需要通過計(jì)算返回一個結(jié)果，則使用后者（我們將在本章稍后的部分討論它）。

在拖出“to procedure”塊后，可以修改過程名稱：點(diǎn)擊默認(rèn)名稱“procedure”并輸入新名稱。由于冗余代碼塊的作用是顯示筆記列表，因此重構(gòu)時將過程名設(shè)為“displayList”，如圖21-3所示。

圖 21-3a　點(diǎn)擊默認(rèn)名稱“procedure”

圖 21-3b　將過程名改為“displayList”

下一步是向過程中添加塊，此時就用現(xiàn)有的冗余塊，將它們從事件處理程序中拖出并放在displayList塊中，如圖21-4所示。

圖 21-4　封裝了冗余代碼的過程displayList

現(xiàn)在我們可以用過程來顯示筆記列表了，在應(yīng)用的任何一處，都可以很容易地調(diào)用它。

調(diào)用過程

像“displayList”和“刷牙”這樣的過程是一個包含了某種功能的實(shí)體，它們只有在被調(diào)用時，才能體現(xiàn)出這種功能。因此，以上我們只是創(chuàng)建了過程，卻并沒有調(diào)用它。調(diào)用它意味著要運(yùn)行它，或者說來實(shí)現(xiàn)它。

在App Inventor中，可以從Procedures抽屜中拖出一個以“call”開頭的塊來調(diào)用一個過程。每當(dāng)定義了一個新的過程，procedures抽屜中就會顯示一個新的塊，即定義一個過程，就是向Procedures抽屜中添加一個新塊，如圖21-5所示。

圖 21-5　定義好一個過程后，Procedures抽屜中就會出現(xiàn)一個新的“call” 塊

你一直都在用“call”塊來調(diào)用App Inventor中的預(yù)定義函數(shù)，如Ball.MoveTo以及Texting.SendMessage。當(dāng)你定義了一個過程，就相當(dāng)于創(chuàng)建了自己的塊，也相當(dāng)于你擴(kuò)展了App Inventor語言，新的“call”塊讓你可以使用自己的創(chuàng)造。

在“隨手記”的例子中，三次拖出“call displayList”塊來取代三個事件處理程序中的冗余代碼，如，ListPicker1.AfterPicking事件處理程序（刪除一條筆記）修改的結(jié)果如圖21-6所示。

圖 21-6　使用“call displayList”來調(diào)用放在過程中的那些塊

程序計(jì)數(shù)器

要理解“call”塊的運(yùn)行機(jī)制，要想象應(yīng)用中有一個指針，它隨著塊的運(yùn)行而移動。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，這個指針被稱作程序計(jì)數(shù)器。

程序計(jì)數(shù)器隨著事件處理程序中的塊的運(yùn)行而移動，當(dāng)它遇到一個“call”塊時，它會跳到所遇到的過程中，并開始隨著過程中的塊的執(zhí)行而移動，；當(dāng)過程執(zhí)行完成，程序計(jì)數(shù)器再跳回到此前的位置（“call”塊處），并從此處開始繼續(xù)移動。以“隨手記”為例，“remove list item”塊執(zhí)行完成后，程序計(jì)數(shù)器跳到displayList過程中，并隨過程中的塊（設(shè)置NotesLabel.Text屬性為空，以及foreach循環(huán)）移動；最后程序計(jì)數(shù)器在回到TinyDB1.StoreValue塊。

為過程添加參數(shù)

過程displayList將冗余代碼重整到一處，這使得程序更加容易理解，你可以在更高層次上理解這些事件處理程序，而忽略掉如何顯示列表的細(xì)節(jié)。這樣做的另一個好處是，如果想要修改列表的顯示方式，就只需修改一處代碼（而不是三處）。

就過程的通用性而言，displayList是有局限的，因?yàn)樵撨^程是針對特定的列表（notes）而設(shè)定的，而且用指定的label（NotesLabel）來顯示列表內(nèi)容，它不能用于顯示其他列表，比如應(yīng)用的用戶列表，因?yàn)檫^程中的要素定義的過于具體。

App Inventor以及其他編程語言都提供了一種稱為參數(shù)的機(jī)制，用于構(gòu)造更為通用的過程。過程為了實(shí)現(xiàn)它的預(yù)設(shè)功能所必須的信息就由參數(shù)來提供，以睡前刷牙為例，有可能將牙膏的類型和刷牙時間設(shè)定為刷牙過程的參數(shù)。

通過點(diǎn)擊過程塊左上角的藍(lán)色標(biāo)記，就可以為過程設(shè)定參數(shù)。對于displayList過程，我們定義了一個名為“l(fā)ist”的參數(shù)，如圖21-7所示。

圖 21-7　在過程中引入了list作為參數(shù)

即使是定義了參數(shù)，但foreach塊中仍然直接引用特定列表“notes”（插入到foreach塊的“in list”插槽中）。而我們希望在過程中使用我們傳遞的參數(shù)list，因此將對“global notes”的引用替換成對“get list”的引用。如圖21-8所示。

圖 21-8　現(xiàn)在foreach中使用了傳遞來的參數(shù)“l(fā)ist”

新版本的過程更加通用：在調(diào)用displayList時，無論傳入什么樣的列表，displayList都能顯示它。在向過程添加參數(shù)時，App Inventor會自動為“call”塊添加一個對應(yīng)的插槽，因此當(dāng)displayList添加了參數(shù)list之后，“call displayList”塊就變成圖21-9中的樣子。

圖 21-9　現(xiàn)在調(diào)用displayList時，需要指明要顯示的列表

過程定義中引入的參數(shù)list被稱為“形式參數(shù)”，而“call”塊中與之相對應(yīng)的插槽被稱為“實(shí)際參數(shù)”。當(dāng)在應(yīng)用中的某處調(diào)用過程時，必須為過程中的每個“形式參數(shù)”提供一個“實(shí)際參數(shù)”。

對于“隨手記”的應(yīng)用來說，將列表“notes”作為實(shí)際參數(shù)添加到“call”塊的list插槽中。ListPicker.AfterSelection的修改結(jié)果如圖21-10所示。

圖 21-10　在調(diào)用displayList時，將notes作為實(shí)際參數(shù)傳入

現(xiàn)在當(dāng)displayList被調(diào)用時，列表notes被傳遞到過程中，來取代形式參數(shù)list。此時，程序計(jì)數(shù)器隨著過程中的每個塊的運(yùn)行，它的指向是參數(shù)list，而實(shí)際上處理的是變量notes。

由于有了參數(shù)，過程displayList可以用于處理任何列表，而不僅僅是notes。例如，如果“隨手記”應(yīng)用可以在一組用戶中共享，而你想查看一下用戶列表，就可以調(diào)用displayList并傳入userList參數(shù)。如圖21-11所示。

圖 21-11　過程displayList可用于顯示任何列表，而不僅僅是notes

過程的返回值

關(guān)于過程displayList的可重用性，還有一個問題需要討論——你能猜到是什么嗎？如前所述，它可以顯示任何數(shù)據(jù)列表，但也只能在標(biāo)簽NotesLabel中顯示。如果你想用其他的界面元素（如另一個label）來顯示列表（如userList），該如何是好呢？

一個方法就是重構(gòu)過程——將它的功能從“用指定label顯示列表”改為“只返回一個文本對象，它可以被顯示在任何地方”。為此，需要使用“procedure result”塊來取代“procedure”塊，如圖21-12所示。

圖 21-12　“procedure result”塊

你會發(fā)現(xiàn)與“procedure”塊相比，“procedure result”塊的底部有一個額外的插槽，將一個變量放入插槽，這個變量將被返回給調(diào)用者。因此，正如調(diào)用者可以向過程以參數(shù)的方式傳入數(shù)據(jù)一樣，過程也可以以值得方式將數(shù)據(jù)返回給調(diào)用者。

圖21-13顯示了上述過程的改寫版本，現(xiàn)在使用的是“procedure result”塊。注意，由于過程的作用變了，因此名稱也由displayList改為convertListToText（將列表轉(zhuǎn)換為文本）。

圖 21-13　過程convertListToText返回一個文本對象，調(diào)用者可以將其放在任何一個label中

在圖21-13所示的塊中，變量text用來保存foreach循環(huán)中通過遍歷列表而生成的文本。用text變量取代之前使用的過于具體的NotesLabel組件。在foreach執(zhí)行完畢后，變量text包含了列表中的所有項(xiàng)，而且項(xiàng)之間以換行符“\n”分隔（即“item1\nitem2\nite3”）。最后，將變量text插入return插槽，返回給調(diào)用者。

在定義“procedure result”時，與“procedure”相比，對應(yīng)的“call”塊看起來略有不同，如圖21-14中所做的比較。

圖 21-14　下面的有返回值的“call”必須插入到某個插槽中

不同的是在“call convertListToText”塊的左側(cè)有一個插頭，這是因?yàn)楫?dāng)“call”塊運(yùn)行時，過程在執(zhí)行一系列指令后將向“call”塊返回一個值，必須有某個插槽可以接收這個返回值。

在這種情況下，調(diào)用塊“call convertListToText”的返回值可以插入到任何一個label的Text屬性中，以notes列表為例，需要顯示列表的三個事件處理程序都可以調(diào)用這一過程，如圖21-15所示。

圖 21-15　將列表notes的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為文本，并用NotesLabel顯示出來

更重要的是，由于過程的定義更具通用性，不需要引用任何特定list或label，因此應(yīng)用中可以使用convertListToText在任何一個label蒸南瓜顯示任何一個列表。像圖21-16中的例子那樣。

圖 21-16　這一過程再也不必與一個特定的Label組件捆綁在一起

在應(yīng)用中重用塊

通過過程的方式實(shí)現(xiàn)代碼的重用不必只限于單獨(dú)的應(yīng)用，有許多過程，如convertListToText，可以用在你創(chuàng)建的任何應(yīng)用中。事實(shí)上，有許多組織和編程社區(qū)都在為他們感興趣的領(lǐng)域創(chuàng)建過程代碼庫，例如動畫過程的代碼庫。

通常編程語言會提供一個“import（導(dǎo)入）”功能，可以在任何應(yīng)用中引入其他的代碼庫。App Inventor目前沒有這項(xiàng)功能，不過正在開發(fā)之中。同時，也可以在一個特定的“庫應(yīng)用”中創(chuàng)建一些過程，并復(fù)制該應(yīng)用的代碼，作為一個新建項(xiàng)目的基礎(chǔ)代碼。

第二個例子：求兩點(diǎn)間距離

在displayList（convertListToText）例子中，我們將過程定義描述為一種消除冗余代碼的方法：你開始寫代碼，隨后發(fā)現(xiàn)代碼存在冗余，于是整理代碼消除冗余。無論如何，一個軟件的開發(fā)人員或開發(fā)團(tuán)隊(duì)在應(yīng)用開發(fā)的初期都會創(chuàng)建很多過程，同時也考慮到要重用部分代碼。這樣的規(guī)劃可以在項(xiàng)目過程中節(jié)省大量時間。

考慮一項(xiàng)應(yīng)用：確定離某人當(dāng)前位置最近的本地醫(yī)院，某些東西在緊急情況下會派上用場的。以下是這個應(yīng)用的高層設(shè)計(jì)描述：

應(yīng)用啟動時，以英里為單位計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離，起點(diǎn)是當(dāng)前所在位置，終點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)的第一家醫(yī)院。然后再尋找第二家醫(yī)院，以此類推。在求得若干個距離后，判斷最短距離的醫(yī)院，并顯示它所在位置的地址。

從以上描述中，你能斷定應(yīng)用中需要什么樣的過程嗎？

通常，一段描述中的動詞提示了所需的過程。重讀一遍描述，正如“等等”所提示的，這是另一個線索。這種情況下，“求出兩點(diǎn)之間的距離”與“判斷這些距離中最短的”成為兩個必需的過程。

現(xiàn)在考慮設(shè)計(jì)一個過程distanceBetweenPoints（兩點(diǎn)間距離）。在設(shè)計(jì)過程時，首先要確定過程的輸入及輸出：調(diào)用者需要向過程傳遞實(shí)現(xiàn)過程的功能所需的參數(shù)，而過程要向調(diào)用者返回執(zhí)行結(jié)果。在這里，調(diào)用者需要向過程傳遞兩個點(diǎn)的經(jīng)度及緯度值，如圖21-17所示；而過程的任務(wù)是以英里為單位返回兩點(diǎn)之間的距離。

圖 21-17　調(diào)用者想過程傳遞了4個參數(shù)，并收到一個距離

圖21-18中顯示了我們在本章開始時提到的那個過程，使用公式求得兩個GPS坐標(biāo)點(diǎn)之間的近似英里數(shù)。

圖 21-18　過程distanceBetweenPoints

圖21-19顯示了對上述過程的兩次調(diào)用，每次都會求出當(dāng)前位置與指定醫(yī)院之間的距離。

圖 21-19　兩次調(diào)用distanceBetweenPoints過程

第一次調(diào)用中，起點(diǎn)為用戶當(dāng)前所在位置的LocationSensor（位置傳感器）讀數(shù)，終點(diǎn)是St. Mary's hospital（圣瑪利亞醫(yī)院），計(jì)算的結(jié)果保存在變量distanceStMarys中；第二次調(diào)用也類似，只是將終點(diǎn)的數(shù)據(jù)改為CPMC Hospital（加州太平洋醫(yī)療中心醫(yī)院）的經(jīng)緯度。

接下來程序比較兩個距離并返回最近的醫(yī)院。但是如果還有更多的醫(yī)院，那就需要在一個距離列表中進(jìn)行比較，并找到最小值。依你所學(xué)，你能寫出這個過程嗎？將其命名為findMinimum，接受一個數(shù)值列表作為參數(shù)，并返回最短距離在列表中的索引值。

小結(jié)

像App Inventor這樣的編程語言提供了一個內(nèi)置功能的基本集，而過程是一種新功能的提取，它擴(kuò)充了app inventor語言。App Inventor不提供顯示列表的塊，于是由你來做；那么是否需要一個計(jì)算兩個GPS坐標(biāo)間距離的塊呢？答案是靠我們自己來創(chuàng)造。

想要建造大型的、可維護(hù)的軟件，以及在解決復(fù)雜問題時免于不斷地糾纏于細(xì)節(jié)之中，則定義高級過程的能力是至關(guān)重要的。過程是將代碼塊封裝起來，并起一個名字。在編寫過程時，你會關(guān)注這些塊的細(xì)節(jié)，但對程序的其他部分而言，這個過程只是一個抽象的名字，你可以在更高層次上來引用它。