Pascal精要

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PASCAL 精要	第六章过程与函数

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

Delphi 调用协定

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。

下一章: 字符串操作