Python函数的用法总结

本是古典何须时尚 2022-06-10 01:46 277阅读 0赞

### **调用函数：** ###

Python内置了很多有用的函数，我们可以直接调用。  
要调用一个函数，需要知道函数的名称和参数，比如求绝对值的函数abs，只有一个参数。  
可以直接从Python的官方网站查看文档：  
[http://docs.python.org/3/library/functions.html\#abs][http_docs.python.org_3_library_functions.html_abs]。  
也可以在交互式命令行通过help(函数名)查看指定函数的帮助信息。

Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数，比如int()函数可以把其他数据类型转换为整数：

>>> int('123')
    123
    >>> int(12.34)
    12
    >>> float('12.34')
    12.34
    >>> str(1.23)
    '1.23'
    >>> str(100)
    '100'
    >>> bool(1)
    True

函数名其实就是指向一个函数对象的引用，完全可以把函数名赋给一个变量，相当于给这个函数起了一个“别名”：

>>> a = abs # 变量a指向abs函数
    >>> a(-1) # 所以也可以通过a调用abs函数
    1

### **定义函数：** ###

在Python中，定义一个函数要使用def语句，依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:，然后，在缩进块中编写函数体，函数的返回值用return语句返回。  
我们以自定义一个求绝对值的my\_abs函数为例：

def my_abs(x):
        if x >= 0:
            return x
        else:
            return -x

如果没有return语句，函数执行完毕后也会返回结果，只是结果为None。  
return None可以简写为return。

#### **空函数：** ####

如果想定义一个什么事也不做的空函数，可以用pass语句：

def nop():
        pass

pass语句什么都不做，那有什么用？实际上pass可以用来作为占位符，比如现在还没想好怎么写函数的代码，就可以先放一个pass，让代码能运行起来。

#### **返回多个值：** ####

在python中，函数可以返回多个值，但其实这只是一种假象，函数返回的仍然是单一值，但是返回的是一个tuple类型。  
比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点，给出坐标、位移和角度，就可以计算出新的新的坐标：

import math
    
    def move(x, y, step, angle=0):
        nx = x + step * math.cos(angle)
        ny = y - step * math.sin(angle)
        return nx, ny

>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(x, y)
    151.96152422706632 70.0
    
    >>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(r)
    (151.96152422706632, 70.0)

在语法上，返回一个tuple可以省略括号，而多个变量可以同时接收一个tuple，按位置赋给对应的值，所以，Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple，但写起来更方便。

### **函数参数：** ###

#### **位置参数:** ####

我们先写一个计算x2的函数：

def power(x):
        return x * x

对于power(x)函数，参数x就是一个位置参数。

#### **默认参数：** ####

Python函数支持默认参数，即可以给函数的参数指定默认值。当该参数没有传入相应的值时，该参数就使用默认值。  
例如：

def power(x, n=2):
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s

这样，当我们调用power(5)时，相当于调用power(5, 2)：

>>> power(5)
    25
    >>> power(5, 2)
    25

设置默认参数时，必选参数在前，默认参数在后，否则Python的解释器会报错。

#### **可变参数：** ####

在Python函数中，还可以定义可变参数。顾名思义，可变参数就是传入的参数个数是可变的，可以是1个、2个到任意个，还可以是0个。

我们以数学题为例子，给定一组数字a，b，c……，请计算a2 + b2 + c2 + ……。

要定义出这个函数，我们必须确定输入的参数。由于参数个数不确定，我们首先想到可以把a，b，c……作为一个list或tuple传进来，这样，函数可以定义如下：

def calc(numbers):
        sum = 0
        for n in numbers:
            sum = sum + n * n
        return sum

但是调用的时候，需要先组装出一个list或tuple：

>>> calc([1, 2, 3])
    14
    >>> calc((1, 3, 5, 7))
    84

但是如果我们使用可变参数时，就可以简化使用。

def calc(*numbers):
        sum = 0
        for n in numbers:
            sum = sum + n * n
        return sum

调用函数的方式可以简化成这样：

>>> calc(1, 2, 3)
    14
    >>> calc(1, 3, 5, 7)
    84

定义可变参数和定义一个list或tuple参数相比，仅仅在参数前面加了一个\*号。在函数内部，参数numbers接收到的是一个tuple，因此，函数代码完全不变。但是，调用该函数时，可以传入任意个参数，包括0个参数：

>>> calc(1, 2)
    5
    >>> calc()
    0

如果已经有一个list或者tuple，要调用一个可变参数怎么办？可以这样做：

>>> nums = [1, 2, 3]
    >>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])
    14

这种写法当然是可行的，问题是太繁琐，所以Python允许你在list或tuple前面加一个\*号，把list或tuple的元素变成可变参数传进去：

>>> nums = [1, 2, 3]
    >>> calc(*nums)
    14

#### **关键字参数：** ####

可变参数允许你传入0个或任意个参数，这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple。而关键字参数允许你传入0个或任意个含参数名的参数，这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict。

def person(name, age, **kw):
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)

函数person除了必选参数name和age外，还接受关键字参数kw。在调用该函数时，可以只传入必选参数：

>>> person('Michael', 30)
    name: Michael age: 30 other: {}

也可以传入任意个数的关键字参数：

>>> person('Bob', 35, city='Beijing')
    name: Bob age: 35 other: {
       'city': 'Beijing'}
    >>> person('Adam', 45, gender='M', job='Engineer')
    name: Adam age: 45 other: {
       'gender': 'M', 'job': 'Engineer'}

关键字参数有什么用？它可以扩展函数的功能。比如，在person函数里，我们保证能接收到name和age这两个参数，但是，如果调用者愿意提供更多的参数，我们也能收到。试想你正在做一个用户注册的功能，除了用户名和年龄是必填项外，其他都是可选项，利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求。

和可变参数类似，也可以先组装出一个dict，然后，把该dict转换为关键字参数传进去：

>>> extra = {
       'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    >>> person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['job'])
    name: Jack age: 24 other: {
       'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

当然，上面复杂的调用可以用简化的写法：

>>> extra = {
       'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    >>> person('Jack', 24, **extra)
    name: Jack age: 24 other: {
       'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

\*\*extra表示把extra这个dict的所有key-value用关键字参数传入到函数的\*\*kw参数，kw将获得一个dict。

#### **命名关键字参数：** ####

对于关键字参数，函数的调用者可以传入任意不受限制的关键字参数。至于到底传入了哪些，就需要在函数内部通过kw检查。  
仍以person()函数为例，我们希望检查是否有city和job参数：

def person(name, age, **kw):
        if 'city' in kw:
            # 有city参数
            pass
        if 'job' in kw:
            # 有job参数
            pass
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)

如果要限制关键字参数的名字，就可以用命名关键字参数，例如，只接收city和job作为关键字参数。这种方式定义的函数如下：

def person(name, age, *, city, job):
        print(name, age, city, job)

和关键字参数*\*kw不同，命名关键字参数需要一个特殊分隔符*，\*后面的参数被视为命名关键字参数。  
调用方式如下：

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')
    Jack 24 Beijing Engineer

如果函数定义中已经有了一个可变参数，后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符\*了

def person(name, age, *args, city, job):
        print(name, age, args, city, job)

命名关键字参数必须传入参数名，这和位置参数不同。如果没有传入参数名，调用将报错。  
命名关键字参数可以有缺省值，从而简化调用：

def person(name, age, *, city='Beijing', job):
        print(name, age, city, job)

由于命名关键字参数city具有默认值，调用时，可不传入city参数：

>>> person('Jack', 24, job='Engineer')
    Jack 24 Beijing Engineer

#### **参数组合：** ####

在Python中定义函数，可以用必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数，这5种参数都可以组合使用。但是请注意，参数定义的顺序必须是：必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数。

比如定义一个函数，包含上述若干种参数：

def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
        print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)
    
    def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
        print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)

在函数调用的时候，Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。

>>> f1(1, 2)
    a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}
    >>> f1(1, 2, c=3)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
    >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b')
    a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
    >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {
       'x': 99}
    >>> f2(1, 2, d=99, ext=None)
    a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {
       'ext': None}

最神奇的是通过一个tuple和dict，你也可以调用上述函数：

>>> args = (1, 2, 3, 4)
    >>> kw = {
       'd': 99, 'x': '#'}
    >>> f1(*args, **kw)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {
       'd': 99, 'x': '#'}
    >>> args = (1, 2, 3)
    >>> kw = {
       'd': 88, 'x': '#'}
    >>> f2(*args, **kw)
    a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {
       'x': '#'}

所以，对于任意函数，都可以通过类似func(\*args, \*\*kw)的形式调用它，无论它的参数是如何定义的。

[http_docs.python.org_3_library_functions.html_abs]: http://docs.python.org/3/library/functions.html#abs