07-Python函数详解

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：

3

 

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

55

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 

02-python你应该知道这些

03python—9个基础常识-python小白入门系列

05-Python—列表、元祖、字典、集合操作大全:建议收藏

06 一篇，学会python循环与分支​

07-Python函数详解

08-python中的包与模块

 

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