第21章 定义过程与代码复用
通常编程语言都会提供一些内置的功能模块，同时允许开发者编写自定义的功能模块，来实现某些特殊的功能，并提高编写程序的效率。App Inventor也不例外。在App Inventor中，那些隶属于组件的紫色代码块，就是编程语言中内置的功能模块，也称为内置过程。同样，App Inventor也允许开发者定义自己的功能模块，即编写自定义过程{![在计算机科学中，过程（procedure）有许多别名，如子程序、函数、方法等，是一个大型程序中的某一部分代码，由一个或多个语句组成，负责完成某项特定任务，或实现特定功能。与其他代码相比，过程是一段独立的代码，有自定义的名称，可以被其他代码多次调用。直接引用过程的名称，就可以实现对过程的调用。——译者注]}。在App Inventor中，通过命名一段代码块来定义过程，从而实现功能的扩展。应用中可以像调用App Inventor中的内置过程一样，调用自定义过程。本章中你将看到，这样将某个具体功能抽象为过程的能力，对于解决复杂问题来说是至关重要的，同时也是创建高质量应用的基石。
在睡觉之前，家长会对孩子说“去刷牙”。“刷牙”的实际含义是“从洗漱柜上拿起牙刷和牙膏，将牙膏挤到牙刷上，在每颗牙齿上刷10秒钟（哈哈！）”，诸如此类。“刷牙”就是一个抽象的概念，代表了一系列的具体指令，而且是一个众人皆知的概念或名称。此时，家长和孩子对刷牙的指令具有相同的理解，让孩子刷牙就等同于让他们完成一系列的具体操作。
在编写程序时，也有相似的对行为的抽象。程序员可以创建一些有名称的指令序列。在一些编程语言中，这些指令序列称为函数（function）或子程序（subprogram）；在App Inventor中，称之为过程（procedure）。过程就是一系列的代码块，被赋予了一个有意义的名字，在应用中可以随时随地调用它。
图21-1就是一个过程的例子，它的功能是以英里为单位，计算两个GPS坐标之间的距离。
图21-1 计算两点间距离的过程不必急于探究这个过程里所包含的细节，重要的是理解这段代码的功能——在已知经纬度的情况下，计算地球表面两点间的距离。任何编程语言中，都不会提供这样的内置功能，这是需要程序员自己来完成的工作，它是对编程语言功能的扩展。如果家长们每天晚上都要向孩子们解释“刷牙”的步骤，那么孩子恐怕到了五年级也不会主动去刷牙。说“刷牙”是一种更有效的方式，至于刷牙的具体时间和具体步骤完全可以因人而异。
同样的道理，在设计或编写一个大型应用时，求两点间距离这个过程一旦定义完成，你就不必再关注它的具体实现方式，只要在需要的时候，直呼其名即可。这种抽象能力对于解决大型问题来说是至关重要的，可以将大型的软件项目分解成若干个便于管理的功能模块。
过程还有助于减少程序中的错误，因为可以消除很多冗余的代码。定义过程只是一次性地将代码规整到一起，之后就可以随时随地调用它。现在假如应用中要计算你所在的位置与其他10个点之间的距离，并求出最短距离。如果没有过程，你可能要复制粘贴10次图21-1中的代码块，而一旦定义了求两点间距离的过程，直接调用它就可以了。此外，像复制粘贴代码块这样的行为，很容易在程序中留下隐患，因为一旦你想修改程序，就必须找到所有复制粘贴过的代码，并逐个以相同的方式修改它们，这种代码的可维护性极差（回顾一下第20章的内容）。想象一下，你试图在一个有1000个块的代码中，找到5~10处曾经粘贴过的代码块！与其被迫地复制粘贴这些块，不如用过程将它们封装起来。
最后，过程将有助于建立代码库，让这些代码在其他应用中也可以被复用。即便是创建一个非常具体的应用，有经验的程序员也会在必要时设法复用其他应用中的部分代码。有些程序员甚至从未创建过自己的应用，他们只是专注于创建可复用的代码库，以便其他程序员可以借此来创建他们自己的应用。
消除冗余
图21-2中的这些代码块来自于“随手记”应用，观察一下这些代码，看能否发现其中冗余的部分。
图21-2 随手记应用中的冗余代码这里所说的冗余代码指的是遍历列表块（实际上还包括了遍历列表循环内部的块，及其上方的“设笔记标签的显示文本”块）。例子中有三个事件处理程序，都需要在标签中显示笔记本列表的内容：添加新项时、删除某一项时，以及应用启动加载数据之后。
有经验的程序员在看到这样的代码时，脑子里会立即敲响警钟，甚至不必等到开始复制粘贴第一段代码，就能预料到这段代码的复用价值。因此最好将它们封装在一个过程里，这样既保证程序有很好的可读性，也可以让以后的修改变得容易。
因此，经验丰富的程序员会创建一个过程，将冗余的代码搬到过程中，并在原来使用冗余代码的地方调用这一过程。经过这样的调整，程序的运行结果完全一样，但代码更易于维护，也使得其他程序员有机会重复利用这些代码。这种代码（块）的重新整理过程称为代码的重构。
定义过程
我们来创建一个过程，实现图21-2中那些冗余代码的功能。在App Inventor中，定义过程几乎与定义变量一样简单：从内置块的过程抽屉中拖出一个“定义过程...执行”块或“定义过程...返回”块。如果过程需要通过计算返回一个结果，则使用后者（我们将在本章稍后的部分讨论）。
在拖出“定义过程”块后，可以修改过程名称：点击默认名称“我的过程”并输入新名称。由于冗余代码块的作用是显示笔记列表，因此重构时将过程名设为“显示列表”，如图21-3所示。
图21-3 点击“我的过程”为过程命名下一步是向过程中添加代码块，就是图21-2中的冗余块。将它们从事件处理程序中拖出并放在显示列表块中，如图21-4所示。
图21-4 将冗余代码封装在显示列表过程里21.3 调用过程
诸如“显示列表”和“刷牙”这样的过程，暗含着要去完成一项任务。不过，在被调用之前，它们起不到任何作用，反过来说，只有在被调用时，才能体现出它们的功能。到目前为止，我们只是创建了过程，却没有调用它。调用它意味着让它运行，或者说让它实现预设的功能。
在App Inventor中，每当定义一个新的过程，就会在内置代码块的过程抽屉里生成一个新的块，如图21-5所示。
图21-5 定义过程后，在过程抽屉中多出一个调用过程块其实你已经调用过很多过程，就是那些隶属于组件的紫色代码块。例如球组件的“让球移动到指定位置”块，或者短信收发器的“让短信收发器发送消息”块，这些都是App Inventor中的内置过程。当你定义一个过程时，从本质上讲，你是在创建自己的功能模块，这相当于扩展了App Inventor语言的功能，而使用这些块，就是在使用你自己创造的成果。
在“随手记”的例子中，从过程抽屉中三次拖出“调用显示列表”块来取代三个事件处理程序中的冗余代码。例如，列表选择框的完成选择事件处理程序（删除一条笔记），修改的结果如图21-6所示。
图21-6 调用过程等于执行过程内部的代码块程序计数器
为了搞清楚调用过程块的运行机制，需要想象应用中有一个指针，它指向正在执行的指令，并随着程序的运行而移动。在计算机科学中，这个指针被称作程序计数器。
当程序计数器在事件处理程序中随着执行的指令移动时，一旦遇到一个调用过程块，它就会跳到该过程中，并开始追随过程中块的运行；当过程执行完成，程序计数器将跳回到此前的位置（调用过程块处），并继续向下移动。以“随手记”为例，删除列表项块执行完成后，程序计数器跳到显示列表过程中，并随过程中的块（设置笔记标签的显示文本属性为空，并执行遍历列表循环）移动；最后程序计数器再回到事件处理程序中，继续执行“让本地数据库保存数据”块。
为过程添加参数
显示列表过程将冗余代码封装成一个“动宾词组”，这提高了代码的可读性，使你可以站在更高的层次上理解这些事件处理程序，而忽略掉如何显示列表的细节。这样做的另一个好处是，一旦你想修改列表的显示方式，只需修改一处代码（而不是三处）即可。
就过程的通用性而言，显示列表过程仍然存在局限性。该过程所显示的列表（笔记本）是特定的，用于显示列表的标签（笔记标签）也是特定的，它无法用来显示其他列表，比如应用的用户列表。究其原因，是过程中使用的要素太过具体了。
在App Inventor以及其他编程语言中，与过程相关联的一个重要的概念就是参数，使用参数可以构造出更为通用的过程。为了实现预设功能，过程需要对某些数据进行加工处理，而这些数据就是由参数来提供的。以睡前刷牙为例，可以将牙膏类型和刷牙时间设置为刷牙过程的参数。
在定义过程块的左上角有一个蓝色标记，点击它可以为过程添加参数。对于显示列表过程，我们定义了一个名为“列表”的参数，如图21-7所示。
图21-7 过程将接收列表参数虽然过程中定义了参数，但过程内部的遍历列表循环仍然针对的是具体列表（笔记本）。我们希望过程能够处理参数传递进来的列表，因此，这里将全局变量笔记本列表替换为参数列表，如图21-8所示。
图21-8 遍历列表循环处理传入的列表参数新版本的过程具有更好的通用性：显示列表过程可以处理任何传入的列表，并将其显示出来。当你为过程添加参数时，App Inventor将在调用过程块上自动添加相应的插槽，来接收传入的参数。新的带参数的显示列表过程如图21-9所示。
图21-9 调用显示列表过程时，需要为列表参数提供具体的数据过程定义中引入的参数“列表”被称为形式参数，而调用过程时所提供的具体列表（填充到列表插槽中）被称为实际参数。当应用中需要调用带参数的过程时，必须为每个“形式参数”提供一个“实际参数”，即为每个参数插槽提供一个具体的数据。
对于“随手记”应用来说，“笔记本”列表将作为实际参数，被添加到调用过程块的列表插槽中。经过修改，列表选择框的完成选择事件处理程序如图21-10所示。
图21-10 调用显示列表过程时为其提供实际参数现在，当调用显示列表过程时，将笔记本列表传递给过程（填充在参数列表插槽中）。此时，程序计数器会跟随过程中正在执行的块，当它遇到参数“列表”时，名义上是在处理“列表”，而实际上是在处理“笔记本”。
由于有了参数，显示列表过程可以用于处理任何列表，而不仅仅是笔记本。例如在“随手记”应用中，假设笔记的内容可以在一组用户中共享，而你想查看一下用户列表，就可以调用显示列表过程，并传入用户列表参数，如图21-11所示。
图21-11 显示列表过程可以用于显示任何列表，而不仅仅是笔记本过程的返回值
关于显示列表过程的通用性，还有一个问题需要讨论。你能猜到是什么吗？如前所述，它可以显示任何数据列表，但是只能在笔记标签中显示。假如你想用其他界面元素（如另一个标签）来显示列表（如用户列表），该如何是好呢？
一个方法就是重构过程——重新定义它的功能。现有功能是“用指定的标签显示列表”，改为“只返回一段文本“，而这段文本可以被显示在任何地方。为此，需要使用“定义过程...返回”块来取代“定义过程...执行”块，如图21-12所示。
图21-12 定义又返回值的过程块与“定义过程...执行”块相比，你会发现“定义过程...返回”块的内部有一个额外的插槽，如果将一个变量放入插槽，这个变量就是该过程的返回值，调用过程就等于获取这个返回值。因此，调用过程时，不仅可以向过程传递参数，反过来，也可以获得过程的返回值。
图21-13中是显示列表过程的改进版本，这次使用的是“定义过程...返回”块。注意，由于过程的功能改变了，因此名称也由原来的“显示列表”改为“列表转文本”。
图21-13 列表转文本过程返回一段文本在图21-13中，局部变量“文本”用来保存遍历列表循环中生成的文本。由于“文本”仅在过程内部使用，因此将其定义为局部变量，而非全局变量。
在之前的显示列表过程里，使用了过于具体的笔记标签组件，来保存并直接显示列表内容。而在改进版本中，用变量文本替代了具体组件，来保存并输出列表的文本。在遍历列表循环执行完毕后，变量文本中包含了列表中的所有项，而且项之间以换行符“\n”分隔（即“项1\n项2\n项3”）。最后，将变量文本插入返回插槽，返回给调用者。
在定义了有返回值的过程后，过程抽屉中同样会自动生成一个该过程的调用块。与无返回值过程的调用块相比，它们在外观上略有差别，如图21-14所示。你可以比较一下两者的不同。
图21-14 右侧的调用块必须填充到另一个匹配的块中不同的是在“调用列表转文本”块的左侧有一个插头。这是因为在调用该过程时，过程内部将执行一系列指令，并将结果返回给调用块，因此，必须有某个插槽可以接收这个返回值。
在这种情况下，调用块的返回值可以填充到任何一个标签的显示文本属性中。以笔记本列表为例，需要显示列表的三个事件处理程序都可以调用这一过程，如图21-15所示。
图21-15 将笔记列表转换为文本，并显示在笔记标签中更重要的是，由于在过程里没有关联到任何具体的列表或标签组件，因此过程更具通用性。可以这样说，在应用中可以使用任何标签来显示任意一个列表的内容，如图21-16所示。
图21-16 该过程摆脱了对具体标签的依赖跨应用的代码复用
通过创建过程，不仅可以在应用的内部实现代码的复用，有些过程，如列表转文本，还可以成为一种通用的资源，被更多的应用所采用。事实上，有许多组织和编程社区致力于创建公共资源，他们在自己感兴趣的领域积累了功能丰富的过程库。
通常编程语言会提供一个导入（import）功能，使得开发者可以在自己的应用中引入其他的代码库。App Inventor目前没有这项功能，因此要想实现过程在不同项目间的复用，只能专门创建一个代码库的应用，其中包含了可复用的过程。当你需要开发一个新的项目时，将代码库应用另存为新项目，并在此基础上进行新项目的开发。
求两点间距离
在显示列表（列表转文本）例子中，我们通过定义过程来消除程序中的冗余代码：你开始写代码，随后发现代码存在冗余，于是整理代码消除冗余，这一过程显得有些被动。作为一个软件的开发人员或开发团队，应该在正式开始编写代码之前，首先对软件进行设计，包括软件中可能需要的过程，以及对这些过程的复用。这样的设计可以在项目开发过程中节省大量时间。
考虑这样一个应用：确定离某人当前位置最近的本地医院。有些应用看似无用，却会在关键时刻派上用场！以下是对这个应用功能的设计。
应用启动时，以英里为单位求两点之间的距离，起点是设备所在的当前位置，终点是最先搜索到的医院。然后再搜索第二家医院，以此类推。在求得若干个距离后，判断距离最短的医院，并显示医院的的地址（以及/或者地图）。
从以上描述中，你能断定这个应用中需要什么样的过程吗？
通常，在一段应用的功能描述中，动词（动宾词组。——译者注）提示了程序中需要创建的过程以及过程的功能，而描述中重复的部分则是另一类线索（“诸如此类”之前的描述）。这种情况下，“求两点之间的距离”以及“判断出最短距离”成为两个必需的过程。
现在考虑设计一个过程“求两点间距离”（名称贴切就好，要做到独出心裁可不是我的强项）。在设计过程时，首先要确定过程的输入及输出。所谓输入，就是向调用过程块传递参数，来实现过程的功能；所谓输出，就是过程要向调用者返回执行结果。在这里，调用者需要向过程传递两个点的经度及纬度值，如图21-17所示；而过程的任务是以英里为单位返回两点之间的距离。
图21-17 调用块输入四个参数，并收到返回的距离图21-18中显示了我们在本章开始时提到的那个过程，使用公式求得两个GPS坐标点之间的近似英里数。
图21-18 求两点间距离的过程图21-19中显示了对上述过程的两次调用，每次都会求出当前位置与指定医院之间的距离。
图21-19 两次调用求两点间距离的过程第一次调用中，起点为用户当前所在位置，实际参数为位置传感器的经纬度值，终点是圣玛利亚医院，对应的实际参数暂时由两个全局变量提供，计算的结果保存在变量“距离_圣玛利亚医院”中。第二次调用也类似，只是将终点改为加州医疗中心。
接下来程序比较求得的两个距离，来判断哪个医院最近。不过这种处理方式适用于仅有两家医院的情况，假如还有更多的医院，就需要创建一个距离列表，将所有求得的距离添加到列表中，通过遍历列表循环来比较所有距离，并找到最小值。依你所学，你能写出这个过程吗？试试看，将其命名为“求最近距离”，以距离列表为参数，并返回最短距离在列表中的索引值。
小结
像App Inventor这样的编程语言提供了一系列最基本的内置功能模块。为了扩展App Inventor语言的功能，可以编写自定义过程，将新的功能抽象成一个恰当的名称。虽然App Inventor本身并没有提供“显示列表”功能，但是你实现了这一功能。计算两个GPS坐标之间的距离，这个功能也要经常用到，怎么办呢？答案是靠你自己来创造。
我们这里创建的过程只是一些练习。在实际工作中，想要创建大型的、可维护的软件，还要定义更高级别的过程（在一个过程中调用另一个过程，甚至多重调用。——译者注），这将有助于解决更为复杂的逻辑问题，使你的思路免于陷入细节之中。对于一个程序员来说，这是一种至关重要的能力。过程是将代码块封装起来，并赋予它一个贴切的名字。在编写过程时，你会关注这些代码块的细节，但对程序的其他部分而言，这个过程只是一个抽象的名字，你可以站在更高的层次上来理解并使用它。