Python自学笔记之函数2——定义函数以及函数的参数
定义函数
Python中定义函数要使用def语句（同样让人想起数据库中函数定义），依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号，然后再缩进块（Python语法比较简单，采用缩进方式。即每一行都是一个语句，当语句以冒号结尾时，所进的语句视为代码块。按照约定俗成的惯例，应该始终坚持使用4个空格的缩进。基础内容中有提到过，以后有机会要把前面的一点基础知识的笔记补全。。）中编写函数体，函数的返回值用return语句返回。
以自定义一个求绝对值得my_abs函数为例：
def my_abs(x): if x >= 0: return x else: return -x
注意如果没有return语句，函数执行完毕后也会返回结果，只是结果为None。
return None可以简写成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语句的作用实际上是作为占位符，比如现在还没想好怎么写函数体，就可以先放一个pass，让代码运行起来。
pass还可以放在其他语句里，如：
if age >= 18: pass
缺少了pass，代码运行就会有语法错误。
参数检查
调用函数时，如果参数个数不对，Python解释器会自动检查出来，并抛出TypeError（前面已经提到）。但是参数类型不对，Python解释器就无法帮我们检查。自定义函数my_abs和内置函数abs的区别如下：
>>> my_abs('A')
'A'
>>> abs('A')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'
即当传入不恰当参数时，内置函数abs会检查出参数错误，而我们定义的my_abs没有参数检查，所以，这个函数定义不够完善。
修改my_abs的定义，对参数类型做检查，只允许整数和浮点数类型的参数。数据类型检查可以用内置函数isinsttance实现：
def my_abs(x):
if not isinstance(x, (int, float)):
raise TypeError('bad operand type')
if x >= 0:
return x
else:
return -x
添加了参数检查后，如果传入错误参数类型，寒暑就会报错：
>>> my_abs('A')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 3, in my_abs
TypeError: bad operand type
返回多个值
Python的函数可以返回多个值。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
这样我们就可以同时获得两个返回值：
>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6) >>> print x, y 151.961524227 70.0
但其实这只是一种假象，Python函数返回的仍然是单一值：
>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6) >>> print r (151.96452422706632, 70.0)
可见返回值其实是一个tuple！但是，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，按位置赋予对应的值。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。
函数的参数
Python的函数定义非常简单，但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外，还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数，使得函数定义出来的接口不但能处理复杂的参数，还可以简化调用者的代码。
默认参数
结合具体例子说明如何定义函数的默认参数。
当我们需要计算x平方时，定义一个函数如下：
def power(x): return x*x
注意，当我们调用power函数时，能且只能传入一个参数x。但如果我们需要计算x的三次方、四次方、五次方呢？当然我们可以重新定义函数，但如果我们想要计算x的任意次方呢，显然创建无限多个函数是不可行的。
我们可以把power(x)修改成power(x, n)，用来计算x的n次方：
def power(x, n): s = 1 while n > 0: n = n - 1 s = s * x return s
此修改后的power函数可以计算x的任意次方。但是此时旧的调用代码就失败了，原因是我们增加了一个参数，导致旧的代码无法正常调用。于是，默认参数就派上用场了。由于我们经常计算x的平方，所以完全可以把第二个参数n的默认值设定为2，即在定义函数添加如下代码：def power(x, n=2)。这样，当我们调用power(5)时，相当于调用了power(5, 2)。而对于n>2的其他情况，就必须明确地传入n，比如power(5, 3)。
从上面的例子可以看出，默认参数可以简化函数的调用。设置默认参数时，有几点要注意：
一是必选参数在前，默认参数在后，否则Python的解释器会报错 ；
二是如何设置默认参数。
当函数有多个参数时，把变化大参数放在前面，变化小的参数放在后面。变化小的参数就可以作为默认参数。
使用默认参数最大的好处就是能降低调用函数的难度。上面的例子只是需要传入两个参数，而当有更多的参数需要传入且其中有几个参数是不常改变的时候，设置默认参数会大大降低函数调用的难度。而一旦需要复杂的调用时，又可以传递更多的参数来实现。无论是简单调用还是复杂调用，函数值需要定义一个。
有多个默认参数时，调用的时候，既可以按顺序提供默认参数，也可以不按顺序提供部分默认参数。当不按顺序提供部分默认参数时，需要把参数名写上。
默认参数很有用，但使用不当也会造成错误。默认参数最常见错误如下：
先定义一个函数，传入一个list，添加一个END再返回：
def add_end(L=[]):
L.append('END')
return L
当你正常调用时，结果似乎不错：
>>> add_end([1, 2, 3]) [1, 2, 3, 'END'] >>> add_end(['x', 'y', 'z']) ['x', 'y', 'z', 'END']
当你使用默认参数调用时，一开始结果也是对的：
>>> add_end() ['END']
但是，再次调用结果就不对了：
>>> add_end() ['END', 'END'] >>> add_end() ['END', 'END', 'END']
很多初学者很疑惑，默认参数是[]，但是函数似乎每次都“记住了”上次添加了‘END’后的list。
原因解释如下：
Python函数在定义的时候，默认参数L的值就被计算出来了，即[]，因为默认参数L也是一个变量，它指向对象[]，每次调用该函数，如果改变了L的内容，则下次调用时，默认参数的内容就变了，不再是函数定义时的[]了。
所以，定义默认参数要牢记一点：默认参数必须指向不变的对象！
要修改上面的例子，我们可以用None这个不变对象来实现：
def add_end(L=None):
if L is None:
L = []
L.append('END')
return L
这样，无论调用多少次都不会有问题了。
为什么要涉及str、None这样的不变对象呢？因为不变对象一旦创建，对象内部的数据就不能修改，这样就减少了由于修改数据导致的错误。此外，由于对象不变，多任务环境下同时读取对象不需要加锁，同时读一点问题都没有。我们在编写程序时，如果可以设计一个不变对象，那就尽量设计成不变对象。
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...，请计算它们的平方和。
要定义这个函数，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): sun = 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
如果利用可变参数，调用函数的方式可以简化成这样：[有个问题，如何区分是可变参数还是（设置了默认参数的）多参数函数呢？]
>>> calc(1, 2, 3) 14 >>> calc(1, 3, 5, 7) 84
所以，我们把函数的参数改为可变参数，只需做如下改动：def calc(*numbers):函数体不变。
定义可变参数和定义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，可以传入人一个参数，包括0个参数。
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
这种写法相当有用，并且很常见。
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成一个tuple。而关键字参数允许你传入0个或任意多个汉参数名的参数，这些关键字参数在内部自动组装成一个dict。示例：
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')
关键字参数的作用其实就是扩展函数的功能。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，我们也能接收到。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：
>>> kw = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
>>> person('Jack', 24, city=kw['city'], job=kw['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：
>>> kw = {'city': 'Beijing', 'job': 'Enginner'}
>>> person('Jack', 24, **kw)
name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
参数组合
在Python中定义函数，可以用必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数，这四种参数都可以一起使用，或者只用其中某些，但参数定义的顺序必须是：必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。
比如定义一个函数，包含上述四种参数：
def func(a, b, c=0, *args, **kw): print 'a=', a, 'b=', b, 'c=', c, 'args=', args, '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。
>>> func(1, 2)
a = 1 b = 2 c = 0 args = ( ) kw = { }
>>> func(1, 2, c=3)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ( ) kw = { }
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b')
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = { }
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}
最神奇的是通过一个tuple和dict，你也可以调用该函数：
>>> args = (1, 2, 3, 4)
>>> kw = {'x': 99}
>>> func(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c= 3 args = (4, ) kw = {'x': 99}
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。
小结
Python的函数具有非常灵活的参数形态，既可以实现简单的调用，又可以传入复杂的参数。
默认参数一定要用不可变对象，如果是可变对象，运行会有逻辑错误！
要注意定义可变参数和关键字参数的语法：
*args是可变参数，args接收的是一个tuple；
**kw是关键字参数，kw接收的是一个dict。
以及调用函数时如何传入可变参数和关键字参数的语法：
可变参数既可以直接传入： func(1, 2, 3)，又可以先组装list或tuple，再通过*args传入：func(*(1, 2, 3))；
关键字参数既可以直接传入：func(a=1, b=2)， 又可以先组装dict，再通过**kw传入：func(**{'a': 1, 'b': 2})。
使用*args和**kw是Python的习惯写法，当然也可以用其他参数名，但最好使用习惯用法。