函数与接口
在本章中，我们将使用函数绘制基于文本的图形，并演示接口设计（interface design）——一种让函数协同工作的设计方法。在此过程中，我们将学习封装、泛化和重构——软件开发中三个最重要的概念。
用字符画图
我们不使用图形化的海龟，而是用 * 和 # 等字符在终端中绘制图形。这种方法有一个优点：我们可以在不需要图形库的情况下，看到相同的设计原则——封装、泛化和重构。
例如，下面是一个用星号组成的简单"正方形"：
*****
*****
*****
*****
*****我们可以用一个 for 循环重复打印一行字符来绘制它：
for i in 0..5 {
print("*" * 5)
}在继续之前，看看你能否修改这个程序来绘制一个 3 行 7 列的矩形。
封装
让我们把绘制重复图案的代码放到一个函数中。
工作原理
"封装之前"部分展示了三个代码块，每个块都打印一个围绕单词的横幅。三个代码块几乎完全相同——只有单词不同。"封装之后"部分定义了 print_banner，它接受 text 作为参数，并使用 text.len() + 4 动态计算边框长度。现在我们可以用任意单词调用 print_banner，获得适当大小的横幅。
将一段代码包装在函数中称为封装（encapsulation）。封装的好处之一是它为代码赋予了一个名称，起到了文档的作用。另一个好处是，如果重用代码，调用两次函数比复制粘贴函数体要简洁得多！
泛化
下一步是给我们的绘图函数添加参数，使它们更加通用。
工作原理
draw_row 接受一个字符 ch 和一个 width，打印一行。draw_box 调用 draw_row 绘制上下边框，中间部分用空格填充。draw_centered_box 增加了 canvas_width 参数，将方框居中在更宽的行中。
给函数添加参数称为泛化（generalization），因为它使函数更加通用：固定大小时只能绘制一种图形；有了参数，就能绘制许多种。
当一个函数有多个数字参数时，很容易忘记它们是什么，或者它们应该按什么顺序排列。在 Auto 中，你可以使用命名参数使调用更清晰：
draw_centered_box(ch="+", width=7, height=3, canvas_width=15)赋值运算符 = 的这种用法提醒了我们参数的工作方式——当你调用函数时，参数被赋给参数名。
重构
现在假设我们既想要实心方框又想要空心方框。我们可以写两个独立的函数，但它们会共享很多相同的逻辑。更好的方法是重构。
工作原理
"重构之前"部分有两个函数：draw_filled_box 使用嵌套的 for 循环将每个单元格打印为 ch，而 draw_empty_box 使用条件判断来决定是打印 ch 还是空格。两个函数共享相同的外层循环结构。
"重构之后"部分提取了一个辅助函数 make_row，它将一行构建为字符串。draw_box_v2 使用 make_row 并添加了 filled 参数。如果 filled 为 true，填充字符为 ch（与边框相同）；如果为 false，填充为空格。现在一个函数就能处理两种情况。
这种在不改变行为的情况下改进代码的修改称为重构（refactoring）。如果我们事先规划好了，可能一开始就会写 make_row，从而避免重构，但在项目开始时，你往往不了解足够的信息来设计所有函数。一旦开始编码，你对问题的理解就更深入了。有时候重构说明你学到了新东西。
开发计划
开发计划（development plan）是一种编写程序的过程。我们在本章中使用的流程是"封装和泛化"。步骤如下：
- 首先编写一个没有函数定义的小程序。
- 程序可以运行后，识别其中一段有逻辑的代码，将其封装在函数中并命名。
- 通过添加适当的参数来泛化函数。
- 重复步骤 1 到 3，直到拥有一组可工作的函数。
- 寻找通过重构来改进程序的机会。例如，如果在多个地方有相似的代码，考虑将其提取到一个适当通用的函数中。
这个过程有一些缺点——我们稍后会看到替代方案——但如果你事先不知道如何将程序划分为函数，它会很有用。这种方法让你可以边做边设计。
函数的设计有两个部分：
- 接口（interface）是函数的使用方式，包括它的名称、它接受的参数以及函数应该做什么。
- 实现（implementation）是函数如何完成它应该做的事情。
例如，draw_box 的"重构之前"和"重构之后"版本具有相同的接口——它们接受相同的参数并产生相同的输出——但有不同的实现。
文档字符串
文档字符串（docstring）是函数开头的注释，用于解释接口（"doc"是"documentation"的缩写）。Auto 使用 // 表示注释，你可以在每一行使用 // 来编写多行文档字符串：
// 绘制一行重复的字符。
// ch: 要重复的字符
// width: 字符的宽度
fn draw_row(ch: str, width: int) {
print(ch * width)
}文档字符串应该：
- 简明地解释函数的功能，而不涉及它如何工作的细节，
- 解释每个参数对函数行为的影响，以及
- 在不明显的情况下，指明每个参数应该是什么类型。
编写这种文档是接口设计的重要组成部分。设计良好的接口应该易于解释；如果你很难解释你的某个函数，也许接口可以改进。
栈图
当 draw_box 调用 draw_row 时，我们可以用栈图来展示这个函数调用序列以及每个函数的参数。以下是 draw_box("#", 5, 3) 调用 draw_row("#", 5) 时的文本表示：
+-----------------------+
| main |
+-----------------------+
| draw_box |
| ch -> "#" |
| width -> 5 |
| height -> 3 |
+-----------------------+
| draw_row |
| ch -> "#" |
| width -> 5 |
+-----------------------+注意 draw_row 中的 ch 值和 draw_box 中的 ch 值是不同的——嗯，在这个例子中它们恰好是相同的值，但关键点是参数是局部的。你可以在不同的函数中使用相同的参数名；它在每个函数中是不同的变量。
调试
接口就像函数和调用者之间的契约。调用者同意提供某些参数，函数同意完成某些工作。
例如，draw_box 需要三个参数：ch 应该是单字符字符串；width 应该是正整数；height 应该是正整数。
这些要求称为前置条件（precondition），因为它们应该在函数开始执行之前为真。相应地，函数结束时的条件称为后置条件（postcondition）。后置条件包括函数的预期效果（如打印方框）和任何副作用。
前置条件是调用者的责任。如果调用者违反了前置条件而函数不能正常工作，那么 bug 在调用者，不在函数。
如果前置条件满足而后置条件不满足，那么 bug 在函数。如果你的前置条件和后置条件是清晰的，它们可以帮助调试。
术语表
接口设计 (interface design): 设计函数接口的过程，包括函数应该接受哪些参数。
封装 (encapsulation): 将一系列语句转换为函数定义的过程。
泛化 (generalization): 用适当通用的东西（如变量或参数）替换不必要的特定东西（如数字）的过程。
重构 (refactoring): 修改一个可工作的程序以改进函数接口和代码其他质量的过程。
开发计划 (development plan): 编写程序的过程。
文档字符串 (docstring): 出现在函数定义顶部的注释，用于记录函数的接口。
前置条件 (precondition): 在函数开始之前调用者应该满足的要求。
后置条件 (postcondition): 在函数结束之前函数应该满足的要求。
练习
练习
编写一个名为 rectangle 的函数，用指定字符绘制给定宽度和高度的实心矩形。例如，rectangle("*", 8, 4) 应该产生：
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********练习
编写一个名为 rhombus 的函数，绘制给定大小的菱形。例如，rhombus("*", 3) 应该产生：
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*练习
编写一个更通用的函数 parallelogram，绘制给定宽度、高度和偏移量的实心平行四边形。然后重写 rectangle，使其使用偏移量为 0 的 parallelogram。
练习
编写一个名为 triangle 的函数，用指定字符绘制给定高度的等腰三角形。例如，triangle("*", 5) 应该产生：
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