23、深入理解并创建 void 函数

深入理解并创建 void 函数

在编程中，函数是非常重要的概念，它可以让代码更易读、可复用。本文将详细介绍 void 函数的创建和使用。

1. void 函数的概念

在日常生活中，我们有各种例行事务。比如，家长让孩子“准备上学”，这一指令实际上包含了一系列具体步骤：
1. 起床
2. 洗澡
3. 梳头
4. 穿衣服
5. 吃早餐
6. 刷牙
7. 拿书包
8. 上车

因为这些步骤是预先定义好的，家长只需给出“准备上学”这个总体指令，孩子就知道要执行相应的一系列活动。

在编程里，void 函数与之类似。它是一组被命名的语句序列，当通过名称调用该函数时，就会执行这些语句，这些语句共同构成了函数名称所描述的整体动作。

Processing 有许多内置的 void 函数，例如 println() 。它是一个预定义的 void 函数，用于在控制台显示一行文本。调用 Processing 的 void 函数时，只需写出函数名，后面跟上该函数所需的参数。例如：

println("Hello");

当运行程序并调用 println() 函数时，它会使用我们提供的参数，执行预定义的动作，在控制台显示“Hello”。我们自己创建的 void 函数调用方式相同，但调用时会执行我们自己定义的特定动作序列。

2. 进入 Active 模式与 setup() 函数

要创建和使用自己的函数，需要在 Processing 的 Active 模式下工作。在 Active 模式中，总是会涉及定义特殊的 setup() 函数。

定义 setup() 函数的步骤如下：
1. 先写出函数框架：

void setup()
{
}

2. 在花括号内放置希望在调用 setup() 函数时执行的语句序列。例如，要让 setup() 函数在控制台显示问候语，可以这样写：

void setup()
{
    println("Hello!");
    println("How are you?");
}

setup() 函数的调用方式很特殊。在 Active 模式下，运行程序时，Processing 会自动调用一次 setup() 函数。也就是说，程序总是从 setup() 函数开始执行。因此，在 Active 模式下， setup() 函数是放置主程序语句的地方。

我们还可以将之前在静态模式下编写的程序转换为 Active 模式程序，只需将其语句放在 setup() 函数的花括号内。例如，一个简单的掷骰子游戏程序：

int roll;
roll = int( random(1, 7) );
println("Roll: " + roll);

将其转换为 Active 模式：

void setup()
{
    int roll;
    roll = int( random(1, 7) );
    println("Roll: " + roll);
}

运行这个新的 Active 模式程序时，Processing 会自动调用一次 setup() 函数，按顺序执行其中的语句，输出结果与静态模式程序相同。

3. 深入了解 setup() 函数

setup() 函数的定义由函数头和函数体两部分组成。
- 函数头 ：包含三个信息项：
1. 返回值类型 ： setup() 函数执行完后不会返回结果值，在 Processing 术语中，它是一个 void 函数，所以在函数头中返回类型指定为 void 。
2. 函数名 ：函数名是 setup ，函数名的首字母通常为小写。
3. 所需参数 ： setup() 函数不需要参数变量，所以在函数头中添加一对空括号。

函数头的三个信息项总结如下表：
|信息项|详情|
| ---- | ---- |
|返回值类型|void|
|函数名|setup|
|所需参数|无|

• 函数体 ：函数体部分用一对花括号括起来，在花括号内放置希望在调用 setup() 函数时执行的语句。例如：

void setup()
{
    println("Beginning the setup() function...");
    println("The setup() function has finished.");
}

运行包含 setup() 函数的 Active 模式程序时，Processing 会自动调用该函数一次，控制台会输出：

Beginning the setup() function...
The setup() function has finished.

4. 创建自己的 void 函数

我们可以尝试在 Active 模式程序中添加一个新的、非内置的 void 函数。定义这样的函数与定义 setup() 函数类似，需要定义函数头和函数体。

以创建一个名为 greet() 的函数为例：
- 函数头 ：
1. 返回值类型 ：因为是 void 函数，不返回值，所以返回类型为 void 。
2. 函数名 ：使用 greet 作为函数名。
3. 所需参数 ：为了简单起见，该函数不需要参数，添加一对空括号。
- 函数体 ：让 greet() 函数发出问候语“Hello!”，并在控制台显示函数执行开始和结束的通知。函数体如下：

void greet()
{
    println(" Beginning the greet() function...");
    println(" Hello!");
    println(" The greet() function has finished.");
}

完整的程序如下：

void setup()
{
    println("Beginning the setup() function...");
    println("The setup() function has finished.");
}

void greet()
{
    println(" Beginning the greet() function...");
    println(" Hello!");
    println(" The greet() function has finished.");
}

但运行这个程序时，控制台没有显示 greet() 函数的通知和问候语。这是因为在 Active 模式下， setup() 函数会自动调用一次，而我们自己创建的函数必须显式调用才能执行。所以，需要在 setup() 函数内添加对 greet() 函数的显式调用：

void setup()
{
    println("Beginning the setup() function...");
    greet();
    println("The setup() function has finished.");
}

void greet()
{
    println(" Beginning the greet() function...");
    println(" Hello!");
    println(" The greet() function has finished.");
}

现在运行程序， greet() 函数会作为 setup() 函数自动执行的一部分被调用，控制台输出如下：

Beginning the setup() function...
Beginning the greet() function...
Hello!
The greet() function has finished.
The setup() function has finished.

程序的执行流程如下：

graph TD;
    A[开始运行程序] --> B[Processing自动调用setup()函数];
    B --> C[执行setup()函数的第一条语句，输出Beginning the setup() function...];
    C --> D[调用greet()函数];
    D --> E[跳转到greet()函数，执行第一条语句，输出Beginning the greet() function...];
    E --> F[执行greet()函数的第二条语句，输出Hello!];
    F --> G[执行greet()函数的第三条语句，输出The greet() function has finished.];
    G --> H[返回setup()函数中调用greet()函数的位置];
    H --> I[执行setup()函数的下一条语句，输出The setup() function has finished.];
    I --> J[程序执行结束];

通过以上步骤，我们成功定义了自己的 void 函数 greet() ，并从 setup() 函数中调用它，同时了解了函数调用的执行流程。

5. 图形示例：绘制气球的 void 函数

接下来，我们通过一个图形示例进一步理解 void 函数的应用。我们将创建一个程序，在画布上随机位置绘制一个红色气球。

首先，创建一个新程序并保存为 BalloonDraw 。定义一个 setup() 函数来生成一个 200x200 像素的画布：

void setup()
{
    size(200, 200);
}

然后，定义一个名为 balloon() 的函数来绘制气球。该函数的定义步骤如下：
- 函数头 ：
1. 返回值类型 ：不需要该函数返回值，所以返回类型为 void 。
2. 函数名 ：函数名为 balloon 。
3. 所需参数 ：此版本的函数不需要我们提供额外信息来绘制气球，所以不需要参数，添加一对空括号。
函数头定义完成后如下：

void balloon()

• 函数体 ：
  1. 定义并初始化两个变量，分别存储线段（气球的绳子）的长度和气球的直径：

void balloon()
{
    int lineLength = 50;
    int diameter = 20;
}

2. 随机选择气球中心的像素列位置和像素行位置，并将这些值存储在变量中：

void balloon()
{
    int lineLength = 50;
    int diameter = 20;
    int column = int( random(width) );
    int row = int( random(height) );
}

这里的 lineLength 、 diameter 、 column 和 row 都是局部变量，其作用域仅限于 balloon() 函数内部。

3. 绘制气球的绳子和气球的主体：

void balloon()
{
    int lineLength = 50;
    int diameter = 20;
    int column = int( random(width) );
    int row = int( random(height) );
    line(column, row, column, row + lineLength);
    fill(255, 0, 0);
    ellipse(column, row, diameter, diameter);
}

完整的程序如下：

void setup()
{
    size(200, 200);
}
void balloon()
{
    int lineLength = 50;
    int diameter = 20;
    int column = int( random(width) );
    int row = int( random(height) );
    line(column, row, column, row + lineLength);
    fill(255, 0, 0);
    ellipse(column, row, diameter, diameter);
}

然而，运行这个程序时，画布上并没有绘制出气球。这是因为我们自己定义的函数不会自动调用，必须显式调用才能执行。所以，在 setup() 函数中添加对 balloon() 函数的显式调用：

void setup()
{
    size(200, 200);
    balloon();
}
void balloon()
{
    int lineLength = 50;
    int diameter = 20;
    int column = int( random(width) );
    int row = int( random(height) );
    line(column, row, column, row + lineLength);
    fill(255, 0, 0);
    ellipse(column, row, diameter, diameter);
}

现在运行程序，会在画布的随机位置绘制出一个红色气球。

程序的执行流程如下：

graph TD;
    A[开始运行程序] --> B[Processing自动调用setup()函数];
    B --> C[执行setup()函数中的size(200, 200)，生成200x200像素的画布];
    C --> D[调用balloon()函数];
    D --> E[跳转到balloon()函数，执行变量初始化语句];
    E --> F[执行line()函数，绘制气球的绳子];
    F --> G[执行fill()函数，设置填充颜色为红色];
    G --> H[执行ellipse()函数，绘制气球的主体];
    H --> I[返回setup()函数中调用balloon()函数的位置];
    I --> J[程序执行结束];

总结

通过以上内容，我们全面了解了 void 函数的概念、创建和使用方法。void 函数可以让代码更易读、可复用，我们可以根据需要创建自己的 void 函数来完成特定的任务。在创建和使用 void 函数时，需要注意以下几点：
- 在 Processing 的 Active 模式下工作，定义并使用 setup() 函数作为程序的入口。
- 函数由函数头和函数体组成，函数头包含返回值类型、函数名和所需参数，函数体包含要执行的语句。
- 自己创建的函数需要显式调用才能执行，而 setup() 函数会在程序运行时自动调用一次。
- 局部变量的作用域仅限于定义它的函数内部。

希望这些内容能帮助你更好地掌握 void 函数的使用，在编程中灵活运用函数来实现各种功能。