07-Python函数详解

向右看齐 2022-12-04 01:23 216阅读 0赞

**函数（Function）**是指可重复使用的程序片段。它们允许你为某个代码块赋予名字，允许你 通过这一特殊的名字在你的程序任何地方来运行代码块，并可重复任何次数。这就是所谓的 调用函数。

**我们已经使用过了许多内置的函数，例如 len 和 range 。**

函数可以通过关键字 def 来定义。这一关键字后跟一个函数的标识符名称，再跟一对圆括 号，其中可以包括一些变量的名称，再以冒号结尾，结束这一行。

随后而来的语句块是函数 的一部分。下面的案例将会展示出这其实非常简单：

def say_hello(): 
    # 该块属于这一函数 
        print('hello world') 
    # 函数结束
    say_hello() # 调用函数 
    say_hello() # 再次调用函数

输出：

hello world hello world

它是如何工作的

我们以上文解释过的方式定义名为 say\_hello 的函数。这个函数不使用参数，因此在括号中 没有声明变量。函数的参数只是输入到函数之中，以便我可以传递不同的值给它，并获得相 应的结果。

要注意到我们可以两次调用相同的函数，这意味着我们不必重新把代码再写一次。

### **函数参数** ###

函数中的参数通过将其放置在用以定义函数的一对圆括号中指定，并通过逗号予以分隔。当 我们调用函数时，我们以同样的形式提供需要的值。要注意在此使用的术语——在定义函数 时给定的名称称作“形参”（Parameters），在调用函数时你所提供给函数的值称作“实 参”（Arguments）。

def print_max(a, b): 
        if a > b: 
                print(a, '是比较大的数') 
        elif a == b: 
                print(a, '等于', b) 
        else:
                print(b, '是比较大的数')
    # 直接传递字面值 
    print_max(3, 4)
    x = 5 
    y = 7

输出

4 是比较大的数7 是比较大的数

**它是如何工作的**

在这里，我们将函数命名为 print\_max 并使用两个参数分别称作 a 和 b 。我们使用一个 简单的 if...else 语句来找出更大的那个数，并将它打印出来。

第一次调用函数 print\_max 时，我们以实参的形式直接向函数提供这一数字。

在第二次调用 时，我们将变量作为实参来调用函数。print\_max(x, y) 将使得实参 x 的值将被赋值给形参 a ，而实参 y 的值将被赋值给形参 b 。在两次调用中， print\_max 都以相同的方式工 作。

### **局部变量** ###

当你在一个函数的定义中声明变量时，它们不会以任何方式与身处函数之外但具有相同名称 的变量产生关系，也就是说，这些变量名只存在于函数这一局部（Local）。

这被称为变量的 作用域（Scope）。

所有变量的作用域是它们被定义的块，从定义它们的名字的定义点开始。

**案例：**

x = 50 
    def func(x): 
        print('x 是：', x) 
        x = 2 
        print('改变局部变量x为', x) 
        
    func(x) 
    print('x 仍然为', x)

**输出：**

x 为:50改变局部变量x为 2x 仍然为 50

它是如何工作的

当我们第一次打印出存在于函数块的第一行的名为 x 的值时**，Python 使用的是在函数声明 之上的主代码块中声明的这一参数的值。 **

接着，我们将值 2 赋值给 x 。x 是我们这一函数的局部变量。因此，当我们改变函数中 x 的值的时候，主代码块中的 x 则不会受到影响。

随着最后一句 print 语句，我们展示出主代码块中定义的 x 的值，由此确认它实际上不受 先前调用的函数中的局部变量的影响。

### **global 语句**  ###

如果你想给一个在程序顶层的变量赋值（也就是说它不存在于任何作用域中，无论是函数还 是类），那么你必须告诉 Python 这一变量并非局部的，而是全局（Global）的。

我们需要通 过 global 语句来完成这件事。因为在不使用 global 语句的情况下，不可能为一个定义于 函数之外的变量赋值。

你可以使用定义于函数之外的变量的值（假设函数中没有具有相同名字的变量）。然而，这 种方式不会受到鼓励而且应该避免，因为它对于程序的读者来说是含糊不清的，无法弄清楚 变量的定义究竟在哪。

而通过使用 global 语句便可清楚看出这一变量是在最外边的代码块 中定义的。

**案例：**

x = 50
    def func():
    global x
        print('x 为:', x)
        x = 2
        print('改变全局变量为', x)
    func()
    print('x的值为', x)

输出：

x 为: 50改变全局变量为 2x的值为 2

**它是如何工作的**

global 语句用以声明 x 是一个全局变量——因此，当我们在函数中为 x 进行赋值时，这 一改动将影响到我们在主代码块中使用的 x 的值。

你可以在同一句 global 语句中指定不止一个的全局变量，例如 global x, y, z 。

### **默认参数值** ###

对于一些函数来说，你可能为希望使一些参数可选并使用默认的值，以避免用户不想为他们 提供值的情况。默认参数值可以有效帮助解决这一情况。

你可以通过在函数定义时附加一个 赋值运算符（ = ）来为参数指定默认参数值。

**案例**

def say(message, times=1):
        print(message * times)
    say('Hello')
    say('World', 5)

输出

HelloWorldWorldWorldWorldWorld

**它是如何工作的**

名为 say 的函数用以按照给定的次数打印一串字符串。如果我们没有提供一个数值，则将按 照默认设置，只打印一次字符串。**我们通过为参数 times 指定默认参数值 1 来实现这一 点。**

在第一次使用 say 时，我们只提供字符串因而函数只会将这个字符串打印一次。在第二次使 用 say 时，我们既提供了字符串，同时也提供了一个参数 5 ，声明我们希望说（Say）这 个字符串五次。

> 注意 
> 
>  
> 
>  只有那些位于参数列表末尾的参数才能被赋予默认参数值，意即在函数的参数列表中拥 有默认参数值的参数不能位于没有默认参数值的参数之前。
> 
>  
> 
> 这是因为值是按参数所处的位置依次分配的。举例来说， def func(a, b=5) 是有效的， 但 def func(a=5, b) 是无效的。

### **关键字参数** ###

如果你有一些具有许多参数的函数，而你又希望只对其中的一些进行指定，那么你可以通过 命名它们来给这些参数赋值——这就是**关键字参数**（Keyword Arguments）——我们使用命 名（关键字）而非位置（一直以来我们所使用的方式）来指定函数中的参数

**这样做有两大优点**

其一，我们不再需要考虑参数的顺序，函数的使用将更加容易。

其 二，我们可以只对那些我们希望赋予的参数以赋值，只要其它的参数都具有默认参数值。

案例

def func(a, b=5, c=10):
        print('a 是:', a, ' b 是:', b, ' c是：', c)
    
    
    func(3, 7)
    func(25, c=24)
    func(c=50, a=100)

输出

a 是: 3  b 是: 7  c是：10a 是: 25  b 是: 5  c是：24a 是: 100  b 是: 5  c是：50

它是如何工作的

名为 func 的函数有一个没有默认参数值的参数，后跟两个各自带有默认参数值的参数。

在第一次调用函数时， func(3, 7) ，参数 a 获得了值 3 ，参数 b 获得了值 7 ，而 c 获得了默认参数值 10 。

在第二次调用函数时， func(25, c=24) ，由于其所处的位置，变量 a 首先获得了值 25。然 后，由于命名——即关键字参数——指定，变量 c 获得了值 24 。变量 b 获得默认参数值 5 。

在第三次调用函数时， func(c=50, a=100) ，我们全部使用关键字参数来指定值。在这里要注 意到，尽管 a 在 c 之前定义，但我们还是我们在变量 a 之前指定了变量 c 。

### 可变参数 ###

有时你可能想定义的函数里面能够有任意数量的变量，也就是参数数量是可变的，这可以通 过使用星号来实现

案例

def total(a=5, *numbers, **phonebook):
        print('a', a)
    
        #遍历元组中的所有项目
        for num in numbers:
            print('num项为:', num)
    
        #遍历字典中的所有项目
        for key, val in phonebook.items():
            print(key,val)
    
    print(total(10,1,2,3,Jack=1123,John=2231,Inge=1560))

**输出**

a 10num项为: 1num项为: 2num项为: 3Jack 1123John 2231Inge 1560None

**它是如何工作的**

当我们声明一个诸如 \*param 的星号参数时，从此处开始直到结束的所有位置参数 都将被收集并汇集成一个称为“param”的元组（Tuple）。

类似地，当我们声明一个诸如 \*\*param 的双星号参数时，从此处开始直至结束的所有关键字 参数都将被收集并汇集成一个名为 param 的字典（Dictionary）。

### **return 语句** ###

return 语句用于从函数中返回，也就是中断函数。我们也可以选择在中断函数时从函数中返 回一个值

def maximum(x, y):
        if x > y:
            return x
        elif x == y:
            return '两个数相等'
        else:
            return y
    print(maximum(2, 3))

输出：

**它是如何工作的**

maximum 函数将会返回参数中的最大值，在本例中是提供给函数的数值。它使用一套简单的 if...else 语句来找到较大的那个值并将其返回。

要注意到如果 return 语句没有搭配任何一个值则代表着 返回 None 。None 在 Python 中一 个特殊的类型，代表着虚无。举个例子， 它用于指示一个变量没有值，如果有值则它的值便 是 None（虚无） 。

每一个函数都在其末尾隐含了一句 return None ，除非你写了你自己的 return 语句。你可 以运行 print(some\_function()) ，其中 some\_function 函数不使用 return 语句，就像这 样：

def some_function(): 
        pass

Python 中的 pass 语句用于指示一个没有内容的语句块。

> 提示： 
> 
> 有一个名为 max 的内置函数已经实现了“找到最大数”这一功能，所以尽可能地使 用这一内置函数。

### **DocStrings** 文档字符串 ###

Python 有一个甚是优美的功能称作文档字符串（Documentation Strings），在称呼它时通常 会使用另一个短一些的名字docstrings。

DocStrings 是一款你应当使用的重要工具，它能够帮 助你更好地记录程序并让其更加易于理解。令人惊叹的是，当程序实际运行时，我们甚至可 以通过一个函数来获取文档！

案例

def print_max(x, y):
        '''打印两个数值中的最大数。
    这两个数都应该是整数'''
    
        # 如果可能，将其转换至整数类型
        x = int(x)
        y = int(y)
        if x > y:
            print(x, '大些')
        else:
            print(y, '大些')
    print_max(3, 5)
    print(print_max.__doc__)

输出

5 大些打印两个数值中的最大数。这两个数都应该是整数

它是如何工作的

函数的第一行逻辑行中的字符串是该函数的 文档字符串（DocString）。这里要注意文档字符 串也适用于后面相关章节将提到的模块（Modules）与类（Class）

该文档字符串所约定的是一串多行字符串，其中第一行以某一大写字母开始，以句号结束。第二行为空行，后跟的第三行开始是任何详细的解释说明。

在此强烈建议你在你所有重要功 能的所有文档字符串中都遵循这一约定。

我们可以通过使用函数的 \_\_doc\_\_ （注意其中的双下划綫）属性（属于函数的名称）来获取 函数 print\_max 的文档字符串属性。只消记住 Python 将所有东西都视为一个对象，这其中 自然包括函数。我们将在后面的类（Class）章节讨论有关对象的更多细节。

自动化工具可以以这种方式检索你的程序中的文档。因此，我强烈推荐你为你编写的所有重 要的函数配以文档字符串。你的 Python 发行版中附带的 pydoc 命令与 help() 使用文档字 符串的方式类似。

### 嵌套函数 ###

python允许创建嵌套函数。也就是说我们可以在函数里面定义函数，而且现有的作用域和变量生存周期依旧不变。

需要注意：1.外部函数的变量可以被内部函数所使用，但不能被内部函数修改，若要修改需要添加关键字nonlocal

def max(a,b):
        return a if a>b else b
    print(max(5,2)) #5
    def the_max(x,y,z):
        c = max(x,y)
        return max(c,z)
    
    print(the_max(1,5,3))   #5

输出

嵌套函数作用：

1.封装-数据隐藏：外部无法访问“嵌套函数”，

2.减少重复代码

3.闭包

### 闭包 ###

啥是闭包？

如果一个函数定义在另一个函数的作用域内，并且引用了外层函数的变量，则该函数称为闭包。

闭包是Python所支持的一种特性，它让在非global scope定义的函数可以引用其外围空间中的变量，这些外围空间中被引用的变量叫做这个函数的环境变量。

环境变量和这个非全局函数一起构成了闭包。

def outer():
        a = 1
        def inner():
            print(a)
        return inner
    inn = outer()
    inn()   #1

### **闭包特点：** ###

一个函数返回的函数对象，这个函数对象执行的话依赖非函数内部的变量值，这个时候，函数返回的实际内容如下：  
1 函数对象  
2 函数对象需要使用的外部变量和变量值

在函数的外部使用内部函数

### 总结 ###

我们已经了解了许多方面的函数，但我们依旧还未覆盖到所有类型的函数。不过，我们已经 覆盖到了大部分你每天日常使用都会使用到的 Python 函数。

接下来，我们将了解如何创建并使用 Python 模块。

[01-Python安装教程与特色介绍-小白python入门基础][01-Python_-_python]

[02-python你应该知道这些][02-python]

[03python—9个基础常识-python小白入门系列][03python_9_-python]

[05-Python—列表、元祖、字典、集合操作大全:建议收藏][05-Python]

[06 一篇，学会python循环与分支][06 _python]

[07-Python函数详解][07-Python]

[08-python中的包与模块][08-python]

[01-Python_-_python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/107881405
[02-python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/107927052
[03python_9_-python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/108121397
[05-Python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/108249658
[06 _python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/108249742
[07-Python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/108413417
[08-python]: https://blog.csdn.net/bigzql/article/details/108413493