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Python 3 函数

函数是一组一起执行一个任务的语句块

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率

划分代码到函数中

我们可以把代码划分到不同的函数中，这样可以使得代码可读性更强，逻辑更简单

虽然划分代码到不同的函数中没有一个统一的规范，但实践证明，在逻辑上，划分的标准是每个函数执行一个特定的任务的

我们已经知道 Python 提供了许多内建函数，比如 print()

我们也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数

定义一个函数

我们可以定义一个实现由自己想要功能的函数

  1. 函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号 ()
  2. 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间。圆括号之间可以用于定义参数
  3. 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明
  4. 函数内容以冒号起始，并且缩进
  5. return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方，不带表达式的 return 相当于返回 None

语法

def functionname( parameters ):
   "函数文档说明字符串"
   function_code_here
   return [expression]

默认情况下，参数值和参数名称是按函数声明中定义的的顺序一一对应的

范例

下面的代码定义了一个简单的 Python 函数，它将一个字符串作为传入参数，再输出到标准显示设备上

def greeting( str ):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print ( 'Hello', str )
    return

函数调用

定义一个函数只给了函数一个名称，指定了函数里包含的参数和代码块结构

这个函数的基本结构完成以后，我们就可以使用 函数名(参数) 来调用了

# 定义函数
def greeting( str ):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print ( str )
    return

# 调用函数
greeting("我要调用用户自定义函数!");
greeting("再次调用同一函数");

运行以上 Python 代码，输出结果如下

我要调用用户自定义函数!
再次调用同一函数

参数传递

Python 中，类型属于对象，变量是没有类型的

a=[1,2,3]

a="Hello World"

上面的代码中，[1,2,3] 是 List 类型， "Hello World" 是 String 类型，而变量 a 是没有类型，她仅仅是一个对象的引用 ( 一个指针 )，可以是 List 类型对象，也可以指向 String 类型对象

可更改 (mutable) 与不可更改 (immutable) 对象

Python 中的 strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的对象，而 list,dict 等则是可以修改的对象

  1. 不可变类型： 变量赋值 a=5 后再赋值 a=10 ，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变 a 的值，相当于新生成了 a

  2. 可变类型： 变量赋值 li=[1,2,3,4] 后再赋值 li[2]=5 则是将 list li 的第三个元素值更改， li 本身没有动，只是其内部的一部分值被修改了

python 函数的参数传递

  1. 不可变类型： 对于不可变类型，如 整数、字符串、元组，fun(a)，传递的只是 a 的值，没有影响 a 对象本身，如果在 fun(a) 内部修改 a 的值，只是修改另一个复制的对象，不会影响 a 本身

  2. 可变类型： 对于可变类型，如 列表，字典，fun(li) ，则是将 li 真正的传过去，修改后 fun 外部的 li 也会受影响

范例 1

下面的代码向函数传递了不可变对象

def ChangeInt( a ):
    a = 10

b = 2
ChangeInt(b)
print (b) # 结果是 2

范例中有 int 对象 2，指向它的变量是 b，在传递给 ChangeInt 函数时，按传值的方式复制了变量 b，a 和 b 都指向了同一个 Int 对象，在 a=10 时，则新生成一个 int 值对象 10，并让 a 指向它

范例 2

下面的代码向函数传递了可变对象

#!/usr/bin/python

# 可写函数说明
def changeme( mylist ):
   "修改传入的列表"
   mylist.append([1,2,3,4]);
   print ("函数内取值: ", mylist)
   return

# 调用 changeme 函数
mylist = [10,20,30];
changeme( mylist );
print ("函数外取值: ", mylist)

范例中传递给函数的和在末尾添加新内容的对象用的是同一个引用，所以输出如下

函数内取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]
函数外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

参数

Python 调用一个函数可以传递的几种参数类型

  1. 必须参数
  2. 关键字参数
  3. 默认参数
  4. 不定长参数

必须参数

必须参数须以正确的顺序传入函数，且调用时的数量必须和声明时的一样

例如调用上面定义的 greeting() 函数，必须传入一个参数，不然会出现语法错误

#!/usr/bin/python

# 函数说明
def greeting( str ):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print ( str )
    return

# 调用  greeting 函数
greeting();

运行以上 Python 范例，输出结果如下

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 11, in <module>
    greeting();
TypeError: greeting() takes exactly 1 argument (0 given)

关键字参数

函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值

使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值

下面的代码在调用 greeting() 时使用关键字参数 str

#!/usr/bin/python

# 函数说明
def greeting( str ):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print ( str )
    return

# 调用  greeting 函数
greeting( str = 'Hello World');

运行以上 Python 范例，输出结果如下

Hello World

当一个函数有多个参数时，使用关键字参数那么就可以不用考虑顺序了

#!/usr/bin/python

# 函数说明
def greeting(name,greet):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print ( greet,',', name )
    return

# 调用  greeting 函数
greeting(greet='Hello',name='Python');

运行以上 Python 范例，输出结果如下

Hello , Python

缺省参数

调用函数时，缺省参数的值如果没有传入，则会使用定义时设置的默认值

下面的代码，如果没有传递 greet 则会使用默认的 'Hello'

#!/usr/bin/python

# 函数说明
def greeting(name,greet='Hello'):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print ( greet,',', name )
    return

# 调用  greeting 函数
greeting('Python')
greeting(greet='Nice to meet you',name='Python');

运行以上 Python 代码，输出结果如下

$ python main.py 
Hello , Python
Nice to meet you , Python

不定长参数

有时我们希望一个函数能处理比当初声明时更多的参数，多出来的这些参数叫做不定长参数

声明一个不定长的参数需要在所有参数后面使用 *+ 参数名来申明

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

加了星号 (*) 的变量名会存放所有未命名的变量参数

调用时也可以选择不多传参

#!/usr/bin/python

# 可写函数说明
def greet(name, *other_name):
   "打印任何传入的参数"
   print ( 'Hello' )
   print ( name )
   for it in other_name:
      print ( it )
   return;

# 调用 greet 函数
greet('Python')
greet('Python','PHP','Ruby','Perl','C++')

运行以上 Python 代码，输出结果如下

$ python main.py
Hello
Python
Hello
Python
PHP
Ruby
Perl
C++

匿名函数

Python 中允许创建匿名函数

Python 使用 lambda 语句来创建匿名函数

  1. lambda 只是一个表达式，函数体比 def 简单很多
  2. lambda 的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在 lambda 表达式中封装有限的逻辑进去
  3. lambda函数拥有自己的命名空间，且不能访问自有参数列表之外或全局命名空间里的参数
  4. lambda 函数的函数体只能写一行

语法

lambda 函数的语法只包含一个语句

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

范例

#!/usr/bin/python

# 可写函数说明
greeting = lambda name, greet: greet + ',' + name

# 调用 greeting 函数
print ( greeting('Python', 'Hello') )
print ( greeting('Python', 'Nice to see you') )

运行以上 Python 代码，输出结果如下

Hello,Python
Nice to see you,Python

return 语句

return 语句用于退出函数，选择性地向调用方返回一个表达式

不带参数值的 return 语句返回 None

#!/usr/bin/python

# 可写函数说明
def greeting( name, greet ):
   "拼接两个参数"
   ok = greet + ', ' + name
   print ( "函数内 : ", ok )
   return ok;

# 调用  greeting 函数
str1 = greeting('Python','Nice to see you')
print ( str1 )

运行以上 Python 代码，输出结果如下

$ python main.py 
函数内 :  Nice to see you, Python
Nice to see you, Python

变量作用域

Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称

Python 的作用域一共有 4 中

  1. L (Local ) 局部作用域
  2. E (Enclosing ) 闭包函数外的函数中
  3. G (Global) 全局作用域
  4. B (Built-in) 内建作用域

当使用一个变量名时，会以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找 ( 例如闭包 )，再找不到就会去全局找，再者去内建中找

x = int(2.9)  # 内建作用域

g_count = 0  # 全局作用域
def outer():
    o_count = 1  # 闭包函数外的函数中
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域

Python 中只有模块 (module)，类 (class ) 以及函数 (def、lambda) 才会引入新的作用域，其它的代码块 ( 如 if/elif/else/、try/except、for/while等 ) 是不会引入新的作用域的，也就是说这这些语句内定义的变量，外部也可以访问

>>> if True:
...  msg = 'I am from Twle'
... 
>>> msg
'I am from Twle'
>>>

实例中 msg 变量定义在 if 语句块中，但外部还是可以访问的

如果将 msg 定义在函数中，则它就是局部变量，外部不能访问

>>> def test():
...     msg_inner = 'I am from Twle'
... 
>>> msg_inner
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'msg_inner' is not defined
>>>

从报错的信息上看，说明了 msg_inner 未定义，无法使用，因为它是局部变量，只有在函数内可以使用

全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问

调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中

#!/usr/bin/python3

total = 0; # 这是一个全局变量
# 可写函数说明
def sum( arg1, arg2 ):
    #返回2个参数的和."
    total = arg1 + arg2; # total在这里是局部变量.
    print ("函数内是局部变量 : ", total)
    return total;

#调用sum函数
sum( 10, 20 );
print ("函数外是全局变量 : ", total)

运行以上 Python 代码，输出结果如下

函数内是局部变量 :  30
函数外是全局变量 :  0

global 和 nonlocal 关键字

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到 global 和 nonlocal 关键字了

下面的代码会修改全局变量 num 

#!/usr/bin/python3

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()

运行以上 Python 代码，输出结果如下

1
123

如果要修改嵌套作用域 ( enclosing 作用域，外层非全局作用域 ) 中的变量则需要 nonlocal 关键字

#!/usr/bin/python3

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal关键字声明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

运行以上 Python 代码，输出结果如下

100
100

另外有一种特殊情况，假设下面这段代码被运行

#!/usr/bin/python3

a = 10
def test():
    a = a + 1
    print(a)
test()

运行以上 Python 代码，报错信息如下

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 7, in <module>
    test()
  File "test.py", line 5, in test
    a = a + 1
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

错误信息为局部作用域引用错误，因为 test 函数中的 a 使用的是局部，未定义，无法修改

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Python3 基础教程

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