例程(routine)是Pascal 的一个重要概念,例程由一系列语句组成,例程名是唯一的,通过例程名你可以多次调用它,这样程序中只需要一个例程就够了,由此避免了代码多次重复,而且代码也容易修改维护。从这个角度看,你可以认为例程是一种基本的代码封装机制。介绍完Pascal 例程的语法后,我会回过头来举例说明这个问题。
Pascal 过程与函数Pascal中的例程有两种形式:过程和函数。理论上说,过程是你要求计算机执行的操作,函数是能返回值的计算。两者突出的不同点在于:函数能返回计算结果,即有一个返回值,而过程没有。两种类型的例程都可以带多个给定类型的参数。
不过实际上函数和过程差别不大,因为你可以调用函数完成一系列操作,跳过其返回值(用可选的出错代码或类似的东西代替返回值);也可以通过过程的参数传递计算结果(这种参数称为引用,下一部分会讲到)。
下例定义了一个过程、两个函数,两个函数的语法略有不同,结果是完全相同的。
procedure Hello; begin ShowMessage ('Hello world!'); end; function Double (Value: Integer) : Integer; begin Double := Value * 2; end; // or, as an alternative function Double2 (Value: Integer) : Integer; begin Result := Value * 2; end;
流行的做法是用Result 给函数赋返回值,而不是用函数名,我认为这样的代码更易读。
一旦定义了这些例程,你就可以多次调用,其中调用过程可执行操作;调用函数能计算返回值。如下:
procedure TForm1.Button1Click (Sender: TObject); begin Hello; end; procedure TForm1.Button2Click (Sender: TObject); var X, Y: Integer; begin X := Double (StrToInt (Edit1.Text)); Y := Double (X); ShowMessage (IntToStr (Y)); end;
注意:现在不必考虑上面两个过程的语法,实际上它们是方法。只要把两个按钮(button)放到一个Delphi 窗体上,在设计阶段单击它们,Delphi IDE将产生合适的支持代码,你只需要填上begin 和end 之间的那几行代码就行。编译上面的代码,需要你在窗体中加一个Edit控件。
现在回到我前面提到过的代码封装概念。当你调用Double 函数时,你不需要知道该函数的具体实现方法。如果以后发现了更好的双倍数计算方法,你只需要改变函数的代码,而调用函数的代码不必改变(尽管代码执行速度可能会加快!)。Hello 过程也一样,你可以通过改变这个过程的代码,修改程序的输出,Button2Click 方法会自动改变显示结果。下面是改变后的代码:
procedure Hello; begin MessageDlg ('Hello world!', mtInformation, [mbOK]); end;
提示:当调用一个现有的Delphi 函数、过程或任何VCL方法时,你应该记住参数的个数及其数据类型。不过,只要键入函数或过程名及左括号,Delphi 编辑器中会出现即时提示条,列出函数或过程的参数表供参考。这一特性被称为代码参数(Code Parameters) ,是代码识别技术的一部分。
引用参数Pascal 例程的传递参数可以是值参也可以是引用参数。值参传递是缺省的参数传递方式:即将值参的拷贝压入栈中,例程使用、操纵的是栈中的拷贝值,不是原始值。
当通过引用传递参数时,没有按正常方式把参数值的拷贝压栈(避免拷贝值压栈一般能加快程序执行速度),而是直接引用参数原始值,例程中的代码也同样访问原始值,这样就能在过程或函数中改变参数的值。引用参数用关键字var 标示。
参数引用技术在大多数编程语言中都有,C语言中虽没有,但C++中引入了该技术。在C++中,用符号 &表示引用;在VB中,没有ByVal 标示的参数都为引用。
下面是利用引用传递参数的例子,引用参数用var关键字标示:
procedure DoubleTheValue (var Value: Integer); begin Value := Value * 2; end;
在这种情况下,参数既把一个值传递给过程,又把新值返回给调用过程的代码。当你执行完以下代码时:
var X: Integer; begin X := 10; DoubleTheValue (X);
x变量的值变成了20,因为过程通过引用访问了X的原始存储单元,由此改变了X的初始值。
通过引用传递参数对有序类型、传统字符串类型及大型记录类型才有意义。实际上Delphi总是通过值来传递对象,因为Delphi对象本身就是引用。因此通过引用传递对象就没什么意义(除了极特殊的情况),因为这样相当于传递一个引用到另一个引用。
Delphi 长字符串的情况略有不同,长字符串看起来象引用,但是如果你改变了该字符串的串变量,那么这个串在更新前将被拷贝下来。作为值参被传递的长字符串只在内存使用和操作速度方面才象引用,但是如果你改变了字符串的值,初始值将不受影响。相反,如果通过引用传递长字符串,那么串的初始值就可以改变。
Delphi 3增加了一种新的参数:out。out参数没有初始值,只是用来返回一个值。out参数应只用于COM过程和函数,一般情况下最好使用更有效的var参数。除了没有初始值这一点之外,out参数与var参数相同。
常量参数除了引用参数外,还有一种参数叫常量参数。由于不允许在例程中给常量参数赋新值,因此编译器能优化常参的传递过程。编译器会选用一种与引用参数相似的方法编译常参(C++术语中的常量引用),但是从表面上看常参又与值参相似,因为常参初始值不受例程的影响。
事实上,如果编译下面有点可笑的代码,Delphi将出现错误:
function DoubleTheValue (const Value: Integer): Integer; begin Value := Value * 2; // compiler error Result := Value; end;开放数组参数
与C语言不同,Pascal 函数及过程的参数个数是预定的。如果参数个数预先没有确定,则需要通过开放数组来实现参数传递。
一个开放数组参数就是一个固定类型开放数组的元素。 也就是说,参数类型已定义,但是数组中的元素个数是未知数。见下例:
function Sum (const A: array of Integer): Integer; var I: Integer; begin Result := 0; for I := Low(A) to High(A) do Result := Result + A[I]; end;
上面通过High(A)获取数组的大小,注意其中函数返回值 Result的应用, Result用来存储临时值。你可通过一个整数表达式组成的数组来调用该函数:
X := Sum ([10, Y, 27*I]);
给定一个整型数组,数组大小任意,你可以直接把它传递给带开放数组参数的例程,此外你也可以通过Slice 函数,只传递数组的一部分元素(传递元素个数由Slice 函数的第二个参数指定)。下面是传递整个数组参数的例子:
var List: array [1..10] of Integer; X, I: Integer; begin // initialize the array for I := Low (List) to High (List) do List [I] := I * 2; // call X := Sum (List);
如果你只传递数组的一部分,可使用Slice 函数,如下:
X := Sum (Slice (List, 5));
例OpenArr中可见到包括上面的完整代码(见图6.1)。
图 6.1: 单击 Partial Slice 按钮显示的结果
在Delphi 4中,给定类型的开放数组与动态数组完全兼容(动态数组将在第8章中介绍)。动态数组的语法与开放数组相同,区别在于你可以用诸如array of Integer指令定义变量,而不仅仅是传递参数。
类型变化的开放数组参数除了类型固定的开放数组外,Delphi 还允许定义类型变化的甚至无类型的开放数组。这种特殊类型的数组元素可随意变化,能很方便地用作传递参数。
技术上,array of const 类型的数组就能实现把不同类型、不同个数元素组成的数组一下子传递给例程。如下面Format 函数的定义(第七章中你将看到怎样使用这个函数):
function Format (const Format: string; const Args: array of const): string;
上面第二个参数是个开放数组,该数组元素可随意变化。如你可以按以下方式调用这个函数:
N := 20; S := 'Total:'; Label1.Caption := Format ('Total: %d', [N]); Label2.Caption := Format ('Int: %d, Float: %f', [N, 12.4]); Label3.Caption := Format ('%s %d', [S, N * 2]);
从上可见,传递的参数可以是常量值、变量值或一个表达式。声明这类函数很简单,但是怎样编写函数代码呢?怎样知道参数类型呢?对类型可变的开放数组,其数组元素与TVarRec 类型元素兼容。
注意:不要把TVarRec 记录类型和Variant 类型使用的TVarData 记录类型相混淆。这两种类型用途不同,而且互不兼容。甚至可容纳的数据类型也不同,因为TVarRec 支持Delphi 数据类型,而TVarData 支持OLE 数据类型。
TVarRec 记录类型结构如下:
type TVarRec = record case Byte of vtInteger: (VInteger: Integer; VType: Byte); vtBoolean: (VBoolean: Boolean); vtChar: (VChar: Char); vtExtended: (VExtended: PExtended); vtString: (VString: PShortString); vtPointer: (VPointer: Pointer); vtPChar: (VPChar: PChar); vtObject: (VObject: TObject); vtClass: (VClass: TClass); vtWideChar: (VWideChar: WideChar); vtPWideChar: (VPWideChar: PWideChar); vtAnsiString: (VAnsiString: Pointer); vtCurrency: (VCurrency: PCurrency); vtVariant: (VVariant: PVariant); vtInterface: (VInterface: Pointer); end;
每种记录都有一个VType 域,乍一看不容易发现,因为它与实际意义的整型类型数据(通常是一个引用或一个指针)放在一起,只被声明了一次。
利用上面信息我们就可以写一个能操作不同类型数据的函数。下例的SumAll 函数,通过把字符串转成整数、字符转成相应的序号、True布尔值加一,计算不同类型数据的和。这段代码以一个case语句为基础,虽然不得不经常通过指针取值,但相当简单,:
function SumAll (const Args: array of const): Extended; var I: Integer; begin Result := 0; for I := Low(Args) to High (Args) do case Args [I].VType of vtInteger: Result := Result + Args [I].VInteger; vtBoolean: if Args [I].VBoolean then Result := Result + 1; vtChar: Result := Result + Ord (Args [I].VChar); vtExtended: Result := Result + Args [I].VExtended^; vtString, vtAnsiString: Result := Result + StrToIntDef ((Args [I].VString^), 0); vtWideChar: Result := Result + Ord (Args [I].VWideChar); vtCurrency: Result := Result + Args [I].VCurrency^; end; // case end;
我已在例OpenArr中加了这段代码,该例在按下设定的按钮后调用SumAll 函数。
procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject); var X: Extended; Y: Integer; begin Y := 10; X := SumAll ([Y * Y, 'k', True, 10.34, '99999']); ShowMessage (Format ( 'SumAll ([Y*Y, ''k'', True, 10.34, ''99999'']) => %n', [X])); end;
在图6.2中,你可以看到调用函数的输出和例OpenArr的窗体。
图 6.2: 例OpenArr的窗体,当按Untype按钮出现的信息框
32位的Delphi 中增加了新的参数传递方法,称为fastcall:只要有可能,传递到CPU寄存器的参数能多达三个,使函数调用操作更快。这种快速调用协定(Delphi 3确省方式)可用register 关键字标示。
问题是这种快速调用协定与Windows不兼容,Win32 API 函数必须声明使用stdcall 调用协定。这种协定是Win16 API使用的原始Pascal 调用协定和C语言使用的cdecl 调用协定的混合体。
除非你要调用外部Windows函数或定义Windows 回调函数,否则你没有理由不用新增的快速调用协定。 在后面你会看到使用stdcall 协定的例子,在Delphi帮助文件的Calling conventions 主题下,你能找到有关Delphi调用协定的总结内容。
什么是方法?如果你使用过Delphi 或读过Delphi 手册,大概已经听说过“方法”这个术语。方法是一种特殊的函数或过程,它与类这一数据类型相对应。在Delphi 中,每处理一个事件,都需要定义一个方法,该方法通常是个过程。不过一般“方法”是指与类相关的函数和过程。
你已经在本章和前几章中看到了几个方法。下面是Delphi 自动添加到窗体源代码中的一个空方法:
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin {here goes your code} end;Forward 声明
当使用一个标识符(任何类型)时,编译器必须已经知道该标识符指的是什么。为此,你通常需要在例程使用之前提供一个完整的声明。然而在某些情况下可能做不到这一点,例如过程A调用过程B,而过程B又调用过程A,那么你写过程代码时,不得不调用编译器尚未看到其声明的例程。
欲声明一个过程或函数,而且只给出它的名字和参数,不列出其实现代码,需要在句尾加forward 关键字:
procedure Hello; forward;
在后面应该补上该过程的完整代码,不过该过程代码的位置不影响对它的调用。下面的例子没什么实际意义,看过后你会对上述概念有所认识:
procedure DoubleHello; forward; procedure Hello; begin if MessageDlg ('Do you want a double message?', mtConfirmation, [mbYes, mbNo], 0) = mrYes then DoubleHello else ShowMessage ('Hello'); end; procedure DoubleHello; begin Hello; Hello; end;
上述方法可用来写递归调用:即DoubleHello 调用Hello,而Hello也可能调用DoubleHello。当然,必须设置条件终止这个递归,避免栈的溢出。上面的代码可以在例DoubleH 中找到,只是稍有改动。
尽管 forward 过程声明在Delphi中不常见,但是有一个类似的情况却经常出现。当你在一个单元(关于单元的更多内容见下一章)的interface 部分声明一个过程或一个函数时,它被认为是一个forward声明,即使没有forward关键字也一样。实际上你不可能把整个例程的代码放在interface 部分,不过你必须在同一单元中提供所声明例程的实现。
类内部的方法声明也同样是forward声明,当你给窗体或其组件添加事件时, Delphi会自动产生相应的代码。在TForm 类中声明的事件是forward 声明,事件代码放在单元的实现部分。下面摘录的源代码中有一个Button1Click 方法声明:
type TForm1 = class(TForm) ListBox1: TListBox; Button1: TButton; procedure Button1Click(Sender: TObject); end;过程类型
Object Pascal 的另一个独特功能是可定义过程类型。过程类型属于语言的高级功能,Delphi 程序员不会经常用到它。因为后面章节要讨论相关的内容(尤其是“方法指针” Delphi用得特别多),这里不妨先了解一下。如果你是初学者,可以先跳过这部分,当学到一定程度后再回过头阅读这部分。
Pascal 中的过程类型与C语言中的函数指针相似。过程类型的声明只需要参数列表;如果是函数,再加个返回值。例如声明一个过程类型,该类型带一个通过引用传递的整型参数:
type IntProc = procedure (var Num: Integer);
这个过程类型与任何参数完全相同的例程兼容(或用C语言行话来说,具有相同的函数特征)。下面是一个兼容例程:
procedure DoubleTheValue (var Value: Integer); begin Value := Value * 2; end;
注意:在16位Delphi中,如果要将例程用作过程类型的实际值,必须用far指令声明该例程。
过程类型能用于两种不同的目的:声明过程类型的变量;或者把过程类型(也就是函数指针)作为参数传递给另一例程。利用上面给定的类型和过程声明,你可以写出下面的代码:
var IP: IntProc; X: Integer; begin IP := DoubleTheValue; X := 5; IP (X); end;
这段代码与下列代码等效:
var X: Integer; begin X := 5; DoubleTheValue (X); end;
上面第一段代码明显要复杂一些,那么我们为什么要用它呢?因为在某些情况下,调用什么样的函数需要在实际中决定,此时程序类型就很有用。这里不可能建立一个复杂的例子来说明这个问题,不过可以探究一下简单点的例子,该例名为ProcType。该例比前面所举的例子都复杂,更接近实际应用。
如图6.3所示,新建一个工程,在上面放两个radio按钮和一个push按钮。例中有两个过程,一个过程使参数的值加倍,与前面的DoubleTheValue过程相似;另一个过程使参数的值变成三倍,因此命名为TripleTheValue
图 6.3: 例 ProcType 窗体
procedure TripleTheValue (var Value: Integer); begin Value := Value * 3; ShowMessage ('Value tripled: ' + IntToStr (Value)); end;
两个过程都有结果显示,让我们知道他们已被调用。这是一个简单的程序调试技巧,你可以用它来检测某一代码段是否或何时被执行,而不用在代码中加断点。
当用户按Apply 按钮,程序会根据radio按钮状态选择执行的过程。实际上,当窗体中有两个radio按钮时,你只能选择一个,因此你只需要在Apply 按钮的OnClick 事件中添加代码检测radio按钮的值,就能实现程序要求。不过为了演示过程类型的使用,我舍近求远选择了麻烦但有趣的方法:只要用户选中其中一个radio按钮,按钮对应的过程就会存入过程变量:
procedure TForm1.DoubleRadioButtonClick(Sender: TObject); begin IP := DoubleTheValue; end;
当用户按Apply 按钮,程序就执行过程变量保存的过程:
procedure TForm1.ApplyButtonClick(Sender: TObject); begin IP (X); end;
为了使三个不同的函数能访问IP和 X变量,需要使变量在整个窗体单元中可见,因此不能声明为局部变量(在一个方法中声明)。一个解决办法是,把这些变量放在窗体声明中:
type TForm1 = class(TForm) ... private { Private declarations } IP: IntProc; X: Integer; end;
学完下一章,你会更清楚地了解这段代码的意思,目前只要能知道怎样添加过程类型定义、怎样修改相应的代码就行了。为了用适当的值初始化上面代码中的两个变量,你可以调用窗体的OnCreate 事件(激活窗体后,在Object Inspector中选择这一事件,或者双击窗体)。此外最好仔细看一看上例完整的源代码。
在第九章的 Windows 回调函数一节,你能看到使用过程类型的实例
函数重载重载的思想很简单:编译器允许你用同一名字定义多个函数或过程,只要它们所带的参数不同。实际上,编译器是通过检测参数来确定需要调用的例程。
下面是从VCL的数学单元(Math Unit)中摘录的一系列函数:
function Min (A,B: Integer): Integer; overload; function Min (A,B: Int64): Int64; overload; function Min (A,B: Single): Single; overload; function Min (A,B: Double): Double; overload; function Min (A,B: Extended): Extended; overload;
当调用方式为Min (10, 20)时,编译器很容易就能判定你调用的是上列第一个函数,因此返回值也是个整数。
声明重载函数有两条原则:
- 每个例程声明后面必须添加overload 关键字。
- 例程间的参数个数或(和)参数类型必须不同,返回值不能用于区分各例程。
下面是ShowMsg 过程的三个重载过程。我已把它们添加到例OverDef 中(一个说明重载和确省参数的应用程序):
procedure ShowMsg (str: string); overload; begin MessageDlg (str, mtInformation, [mbOK], 0); end; procedure ShowMsg (FormatStr: string; Params: array of const); overload; begin MessageDlg (Format (FormatStr, Params), mtInformation, [mbOK], 0); end; procedure ShowMsg (I: Integer; Str: string); overload; begin ShowMsg (IntToStr (I) + ' ' + Str); end;
三个过程分别用三种不同的方法格式化字符串,然后在信息框中显示字符串。下面是三个例程的调用:
ShowMsg ('Hello'); ShowMsg ('Total = %d.', [100]); ShowMsg (10, 'MBytes');
令我惊喜的是Delphi的代码参数技术与重载过程及函数结合得非常好。当你在例程名后面键入左圆括号时,窗口中会显示所有可用例程的参数列表,当你输入参数时,Delphi会根据所输入参数的类型过滤参数列表。从图6.4你可看到,当开始输入一个常量字符串时,Delphi只显示第一个参数为字符串的两个ShowMsg例程参数列表,滤掉了第一个参数为整数的例程。
图 6.4: 窗口中代码参数提示条显示的重载例程参数
重载例程必须用overload关键字明确标示,你不能在同一单元中重载没有overload标示的例程,否则会出现错误信息: "Previous declaration of '<name>' was not marked with the 'overload' directive."。不过你可以重载在其他单元中声明的例程,这是为了与以前的Delphi版本兼容,以前的Delphi版本允许不同的单元重用相同的例程名。无论如何,这是例程重载的特殊情况不是其特殊功能,而且不小心会出现问题。
例如在一个单元中添加以下代码:
procedure MessageDlg (str: string); overload; begin Dialogs.MessageDlg (str, mtInformation, [mbOK], 0); end;
这段代码并没有真正重载原始的MessageDlg 例程,实际上如果键入:
MessageDlg ('Hello');
你将得到一个有意思的错误消息,告诉你缺少参数。调用本地例程而不是VCL的唯一途径是明确标示例程所在单元,这有悖于例程重载的思想:
OverDefF.MessageDlg ('Hello');确省参数
Delphi 4 中添加了一个新功能,即允许你给函数的参数设定确省值,这样调用函数时该参数可以加上,也可以省略。下例把应用程序全程对象的MessageBox 方法重新包装了一下,用PChar 替代字符串,并设定两个确省值:
procedure MessBox (Msg: string; Caption: string = 'Warning'; Flags: LongInt = mb_OK or mb_IconHand); begin Application.MessageBox (PChar (Msg), PChar (Caption), Flags); end;
使用这一定义,你就可以用下面任一种方式调用过程:
MessBox ('Something wrong here!'); MessBox ('Something wrong here!', 'Attention'); MessBox ('Hello', 'Message', mb_OK);
从图6.5中可以看到,Delphi的代码参数提示条会用不同的风格显示确省值参数,这样你就很容易确定哪个参数是可以省略的。
图 6.5: Delphi代码参数提示条用方括号标示确省值参数,调用时可以省略该参数
注意一点,Delphi 不产生任何支持确省参数的特殊代码,也不创建例程的多份拷贝,缺省参数是由编译器在编译时添加到调用例程的代码中。
使用确省参数有一重要限定:你不能“跳过”参数,如省略第二个参数后,不能把第三个参数传给函数:
MessBox ('Hello', mb_OK); // error
确省参数使用主要规则:调用时你只能从最后一个参数开始进行省略,换句话说,如果你要省略一个参数,你必须省略它后面所有的参数。
确省参数的使用规则还包括:
- 带确省值的参数必须放在参数表的最后面。
- 确省值必须是常量。显然,这限制了确省参数的数据类型,例如动态数组和界面类型的确省参数值只能是 nil;至于记录类型,则根本不能用作确省参数。
- 确省参数必须通过值参或常参传递。引用参数 var不能有缺省值。
如果同时使用确省参数和重载可能会出现问题,因为这两种功能可能发生冲突。例如把以前ShowMsg 过程改成:
procedure ShowMsg (Str: string; I: Integer = 0); overload; begin MessageDlg (Str + ': ' + IntToStr (I), mtInformation, [mbOK], 0); end;
编译时编译器不会提出警告,因为这是合法的定义。
然而编译调用语句:
ShowMsg ('Hello');
编译器会显示 Ambiguous overloaded call to 'ShowMsg'.( 不明确重载调用ShowMsg)。注意,这条错误信息指向新定义的重载例程代码行之前。实际上,用一个字符串参数无法调用ShowMsg 过程,因为编译器搞不清楚你是要调用只带字符串参数的ShowMsg 过程,还是带字符串及整型确省参数的过程。遇到这种问题时,编译器不得不停下来,要求你明确自己的意图。
结束语过程和函数是编程的一大关键,Delphi 中的方法就是与类及对象关联的过程和函数。
下面几章将从字符串开始详细讲解Pascal的一些编程元素。