Python函数和模块的使用详情

目录

• 一、定义函数
• 二、函数的参数
• 三、用模块管理函数
• 四、变量的作用域 

一、定义函数

在Python中可以使用def关键字来定义函数，命名规则跟变量的命名规则是一致的。在函数名后面的圆括号中可以放置传递给函数的参数，而函数执行完成后我们可以通过return关键字来返回一个值。

定义代码如下：

def fac(num):
    """求阶乘"""
    result = 1
    for n in range(1, num + 1):
        result *= n
    #返回值
    return result

二、函数的参数

在Python中，函数的参数可以有默认值，也支持使用可变参数，所以Python并不需要像其他语言一样支持函数的重载，因为我们在定义一个函数的时候可以让它有多种不同的使用方式，

下面是两个小例子：

from random import randint
 
 
def roll_dice(n=2):
    """摇色子"""
    total = 0
    for _ in range(n):
        total += randint(1, 6)
    return total
 
 
def add(a=0, b=0, c=0):
    """三个数相加"""
    return a + 2 * b + 3 * c
 
 
# 如果没有指定参数那么使用默认值摇两颗色子
print(roll_dice())
# 摇三颗色子
print(roll_dice(3))
#函数重载,没有指定函数变量时，参数按照顺序传值
print(add())
print(add(1))
print(add(1, 2))
print(add(1, 2, 3))
# 传递参数时可以不按照设定的顺序进行传递
print(add(c=50, a=100, b=200))
# 或者可以不传
print(add(c=50, b=200))
 
if __name__ == '__main__':
    pass

没有传入对应参数的值时将使用该参数的默认值。

不确定参数个数的时候，我们可以使用可变参数，代码如下所示：

# 在参数名前面的*表示args是一个可变参数
def add(*args):
    total = 0
    for val in args:
        total += val
    return total
 
 
# 在调用add函数时可以传入0个或多个参数
print(add())
print(add(1))
print(add(1, 2))
print(add(1, 2, 3))
print(add(1, 3, 5, 7, 9))

三、用模块管理函数

由于Python没有函数重载的概念，那么后面的定义函数会覆盖之前的定义，也就意味着两个函数同名函数实际上只有一个是存在的。

def foo():
    print('hello, world!')
 
 
def foo():
    print('goodbye, world!')
 
 
# 下面的代码会输出什么呢？
foo()
 
if __name__ == '__main__':
    pass
 
#实际输出
goodbye, world!

多人协作进行团队开发的时候，团队中可能有多个程序员都定义了名为foo的函数，那么怎么解决这种命名冲突呢？

重点如何避免函数覆盖!!!

在Python中每个.py文件就代表了一个模块（module），我们在不同的模块中可以有同名的函数，在使用函数的时候我们通过import关键字导入指定的模块就可以区分到底要使用的是哪个模块中的foo函数，

代码如下所示:

module1.py
 
def foo():
    print('hello, world!')
 
module2.py
 
def foo():
    print('goodbye, world!')

导入模块：

test.py
 
import module1 as m1
import module2 as m2
 
m1.foo()
m2.foo()

注意：但是如果将代码写成了下面的样子，那么程序中调用的是最后导入的那个foo，因为后导入的foo覆盖了之前导入的foo。

from module1 import foo
from module2 import foo
 
# 输出goodbye, world!，使用的是后导入的模块
foo()

需要说明的是，如果我们导入的模块除了定义函数之外还有可以执行代码，那么Python解释器在导入这个模块时就会执行这些代码，事实上我们不想执行这些代码，那我们将可执行代码放入如下所示的条件中，这样的话除非直接运行该模块，if条件下的这些代码是不会执行的，因为只有直接执行的模块的名字才是"__main__"。

def foo():
    pass
 
def bar():
    pass
 
# __name__是Python中一个隐含的变量它代表了模块的名字
# 只有被Python解释器直接执行的模块的名字才是__main__
if __name__ == '__main__':
    print('call foo()')
    foo()
    print('call bar()')
    bar()

import module3
# 导入module3时 不会执行模块中if条件成立时的代码 因为模块的名字是module3而不是__main__

四、变量的作用域 

def foo():
    b = 'hello'
 
    # Python中可以在函数内部再定义函数
    def bar():
        c = True
        print(a)
        print(b)
        print(c)
 
    bar()
    # print(c)  # NameError: name 'c' is not defined
 
 
if __name__ == '__main__':
    a = 100
    # print(b)  # NameError: name 'b' is not defined
    foo()

打印结果：

100
hello
True

上面的代码能够顺利的执行并且打印出100、hello和True，但我们注意到了，在bar函数的内部并没有定义a和b两个变量，那么a和b是从哪里来的。

我们在上面代码的if分支中定义了一个变量a，这是一个全局变量（global variable），属于全局作用域，因为它没有定义在任何一个函数中。

在上面的foo函数中我们定义了变量b，这是一个定义在函数中的局部变量（local variable），属于局部作用域，在foo函数的外部并不能访问到它；但对于foo函数内部的bar函数来说，变量b属于嵌套作用域，在bar函数中我们是可以访问到它的。

bar函数中的变量c属于局部作用域，在bar函数之外是无法访问的。

Python查找变量顺序：

“局部作用域”-》“嵌套作用域”-》“全局作用域”和“内置作用域”的顺序进行搜索。

内置作用域：Python内置的那些标识符，我们之前用过的input、print、int等都属于内置作用域。

我们希望通过函数调用修改全局变量a的值，但实际上下面的代码是做不到的。

代码如下：

def foo():
    a = 200
    print(a)  # 200
 
 
if __name__ == '__main__':
    #这里变量值不能修改函数局部变量的值
    a = 100
    foo()
    print(a)  # 100

在调用foo函数后，我们发现a的值仍然是100，这是因为当我们在函数foo中写a = 200的时候，是重新定义了一个名字为a的局部变量，它跟全局作用域的a并不是同一个变量。

因为局部作用域中有了自己的变量a，因此foo函数不再搜索全局作用域中的a。如果我们希望在foo函数中修改全局作用域中的a，

代码如下所示：

def foo():
    global a
    a = 200
    print(a)  # 200
 
 
if __name__ == '__main__':
    a = 100
    foo()
    print(a)  # 200

可以使用global关键字来指示foo函数中的变量a来自于全局作用域。

注：

在实际开发中，我们应该尽量减少对全局变量的使用，因为全局变量的作用域和影响过于广泛，可能会发生意料之外的修改和使用。

除此之外全局变量比局部变量拥有更长的生命周期，可能导致对象占用的内存长时间无法被垃圾回收

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