Python的函数

Love The Way You Lie 2022-02-24 11:16 175阅读 0赞

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数，比如print()。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

### 一、定义一个函数 ###

你可以定义一个由自己想要功能的函数，以下是简单的规则：

函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号 ()。
        任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间，圆括号之间可以用于定义参数。
        函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。
        函数内容以冒号起始，并且缩进。
        return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回 None。

语法

Python 定义函数使用 def 关键字，一般格式如下：

def 函数名（参数列表）:
        函数体

默认情况下，参数值和参数名称是按函数声明中定义的顺序匹配起来的。  
实例

>>>def hello() :
       print("Hello World!")
    
    >>> hello()
    Hello World!
    >>>

更复杂点的应用，函数中带上参数变量:  
实例(Python 3.0+)

# 计算面积函数
    def area(width, height):
        return width * height
     
    def print_welcome(name):
        print("Welcome", name)
     
    print_welcome("taylor")
    w = 4
    h = 5
    print("width =", w, " height =", h, " area =", area(w, h))

以上实例输出结果：

Welcome taylor  
width = 4 height = 5 area = 20

### 二、函数调用 ###

定义一个函数：给了函数一个名称，指定了函数里包含的参数，和代码块结构。

这个函数的基本结构完成以后，你可以通过另一个函数调用执行，也可以直接从 Python 命令提示符执行。

如下实例调用了 printme() 函数：  
实例(Python 3.0+)

# 定义函数
    def printme( str ):
       # 打印任何传入的字符串
       print (str)
       return
     
    # 调用函数
    printme("我要调用用户自定义函数!")
    printme("再次调用同一函数")

以上实例输出结果：

我要调用用户自定义函数!  
再次调用同一函数

### 三、参数传递 ###

在 python 中，类型属于对象，变量是没有类型的：

a=[1,2,3]
    
    a="Taylor"

以上代码中，\[1,2,3\] 是 List 类型，“Taylor” 是 String 类型，而变量 a 是没有类型，她仅仅是一个对象的引用（一个指针），可以是指向 List 类型对象，也可以是指向 String 类型对象。  
可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的对象，而 list,dict 等则是可以修改的对象。

不可变类型：变量赋值 a=5 后再赋值 a=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变a的值，相当于新生成了a。
    
        可变类型：变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了。

python 函数的参数传递：

不可变类型：类似 c++ 的值传递，如 整数、字符串、元组。如fun（a），传递的只是a的值，没有影响a对象本身。比如在 fun（a）内部修改 a 的值，只是修改另一个复制的对象，不会影响 a 本身。
    
        可变类型：类似 c++ 的引用传递，如 列表，字典。如 fun（la），则是将 la 真正的传过去，修改后fun外部的la也会受影响

python 中一切都是对象，严格意义我们不能说值传递还是引用传递，我们应该说传不可变对象和传可变对象。  
python 传不可变对象实例  
实例(Python 3.0+)

def ChangeInt( a ):
        a = 10
     
    b = 2
    ChangeInt(b)
    print( b ) # 结果是 2

实例中有 int 对象 2，指向它的变量是 b，在传递给 ChangeInt 函数时，按传值的方式复制了变量 b，a 和 b 都指向了同一个 Int 对象，在 a=10 时，则新生成一个 int 值对象 10，并让 a 指向它。  
传可变对象实例

可变对象在函数里修改了参数，那么在调用这个函数的函数里，原始的参数也被改变了。例如：  
实例(Python 3.0+)

# 可写函数说明
    def changeme( mylist ):
       "修改传入的列表"
       mylist.append([1,2,3,4])
       print ("函数内取值: ", mylist)
       return
    
    # 调用changeme函数
    mylist = [10,20,30]
    changeme( mylist )
    print ("函数外取值: ", mylist)

传入函数的和在末尾添加新内容的对象用的是同一个引用。故输出结果如下：

函数内取值: \[10, 20, 30, \[1, 2, 3, 4\]\]  
函数外取值: \[10, 20, 30, \[1, 2, 3, 4\]\]

### 四、参数 ###

以下是调用函数时可使用的正式参数类型：

必需参数
        关键字参数
        默认参数
        不定长参数

1.必需参数

必需参数须以正确的顺序传入函数。调用时的数量必须和声明时的一样。

调用printme()函数，你必须传入一个参数，不然会出现语法错误：  
实例(Python 3.0+)

#可写函数说明
    def printme( str ):
       "打印任何传入的字符串"
       print (str)
       return
     
    #调用printme函数
    printme()

以上实例输出结果：

Traceback (most recent call last):  
File “/home/student/PycharmProjects/python基础/test.py”, line 168, in  
printme()  
TypeError: printme() missing 1 required positional argument: ‘str’

2.关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。

使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

以下实例在函数 printme() 调用时使用参数名：  
实例(Python 3.0+)

#可写函数说明
    def printme( str ):
       "打印任何传入的字符串"
       print (str)
       return
     
    #调用printme函数
    printme( str = "taylor")

以上实例输出结果：

taylor

以下实例中演示了函数参数的使用不需要使用指定顺序：  
实例(Python 3.0+)

#可写函数说明
    def printinfo( name, age ):
       "打印任何传入的字符串"
       print ("名字: ", name)
       print ("年龄: ", age)
       return
     
    #调用printinfo函数
    printinfo( age=50, name="Tom" )

以上实例输出结果：

名字: Tom  
年龄: 50

3.默认参数

调用函数时，如果没有传递参数，则会使用默认参数。以下实例中如果没有传入 age 参数，则使用默认值：  
实例(Python 3.0+)

#可写函数说明
    def printinfo( name, age = 35 ):
       "打印任何传入的字符串"
       print ("名字: ", name)
       print ("年龄: ", age)
       return
     
    #调用printinfo函数
    printinfo( age=50, name="Tom" )
    print ("------------------------")
    printinfo( name="Tom" )

以上实例输出结果：

名字:  Tom
    年龄:  50
    ------------------------
    名字:  Tom
    年龄:  35

4.不定长参数

你可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数，和上述 2 种参数不同，声明时不会命名。基本语法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
       "函数_文档字符串"
       function_suite
       return [expression]

加了星号 \* 的参数会以元组(tuple)的形式导入，存放所有未命名的变量参数。  
实例(Python 3.0+)

# 可写函数说明
    def printinfo( arg1, *vartuple ):
       "打印任何传入的参数"
       print ("输出: ")
       print (arg1)
       print (vartuple)
     
    # 调用printinfo 函数
    printinfo( 70, 60, 50 )

以上实例输出结果：

输出:  
70  
(60, 50)

如果在函数调用时没有指定参数，它就是一个空元组。我们也可以不向函数传递未命名的变量。如下实例：

实例(Python 3.0+)

# 可写函数说明
    def printinfo( arg1, *vartuple ):
       "打印任何传入的参数"
       print ("输出: ")
       print (arg1)
       for var in vartuple:
          print (var)
       return
     
    # 调用printinfo 函数
    printinfo( 10 )
    printinfo( 70, 60, 50 )

以上实例输出结果：

输出:  
10  
输出:  
70  
60  
50

还有一种就是参数带两个星号 \*\*基本语法如下：

def functionname([formal_args,] **var_args_dict ):
       "函数_文档字符串"
       function_suite
       return [expression]

加了两个星号 \*\* 的参数会以字典的形式导入。  
实例(Python 3.0+)

# 可写函数说明
    def printinfo( arg1, **vardict ):
       "打印任何传入的参数"
       print ("输出: ")
       print (arg1)
       print (vardict)
     
    # 调用printinfo 函数
    printinfo(1, a=2,b=3)

以上实例输出结果：

输出:  
1  
\{‘a’: 2, ‘b’: 3\}

声明函数时，参数中星号 \* 可以单独出现，例如:

def f(a,b,*,c):
        return a+b+c

如果单独出现星号 \* 后的参数必须用关键字传入。

>>> def f(a,b,*,c):
    ...     return a+b+c
    ... 
    >>> f(1,2,3)   # 报错
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: f() takes 2 positional arguments but 3 were given
    >>> f(1,2,c=3) # 正常
    6
    >>>

### 五、匿名函数 ###

python 使用 lambda 来创建匿名函数。

所谓匿名，意即不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。

lambda 只是一个表达式，函数体比 def 简单很多。
        lambda的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑进去。
        lambda 函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数。
        虽然lambda函数看起来只能写一行，却不等同于C或C++的内联函数，后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。

语法

lambda 函数的语法只包含一个语句，如下：

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

如下实例：  
实例(Python 3.0+)

# 可写函数说明
    sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
     
    # 调用sum函数
    print ("相加后的值为 : ", sum( 10, 20 ))
    print ("相加后的值为 : ", sum( 20, 20 ))

以上实例输出结果：

相加后的值为 : 30  
相加后的值为 : 40

### 六、return语句 ###

return \[表达式\] 语句用于退出函数，选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的return语句返回None。之前的例子都没有示范如何返回数值，以下实例演示了 return 语句的用法：  
实例(Python 3.0+)

# 可写函数说明
    def sum( arg1, arg2 ):
       # 返回2个参数的和."
       total = arg1 + arg2
       print ("函数内 : ", total)
       return total
     
    # 调用sum函数
    total = sum( 10, 20 )
    print ("函数外 : ", total)

以上实例输出结果：

函数内 : 30  
函数外 : 30

### 七、变量作用域 ###

Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。Python的作用域一共有4种，分别是：

L （Local） 局部作用域
        E （Enclosing） 闭包函数外的函数中
        G （Global） 全局作用域
        B （Built-in） 内置作用域（内置函数所在模块的范围）

以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内置中找。

g_count = 0  # 全局作用域
    def outer():
        o_count = 1  # 闭包函数外的函数中
        def inner():
            i_count = 2  # 局部作用域

1.内置作用域是通过一个名为 builtin 的标准模块来实现的，但是这个变量名自身并没有放入内置作用域内，所以必须导入这个文件才能够使用它。在Python3.0中，可以使用以下的代码来查看到底预定义了哪些变量:

>>> import builtins
    >>> dir(builtins)

Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问，如下代码：

>>> if True:
    ...  msg = 'I am from Runoob'
    ... 
    >>> msg
    'I am from Runoob'
    >>>

实例中 msg 变量定义在 if 语句块中，但外部还是可以访问的。

如果将 msg 定义在函数中，则它就是局部变量，外部不能访问：

>>> def test():
    ...     msg_inner = 'I am from Runoob'
    ... 
    >>> msg_inner
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    NameError: name 'msg_inner' is not defined
    >>>

从报错的信息上看，说明了 msg\_inner 未定义，无法使用，因为它是局部变量，只有在函数内可以使用。

2.全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。如下实例：  
实例(Python 3.0+)

total = 0 # 这是一个全局变量
    # 可写函数说明
    def sum( arg1, arg2 ):
        #返回2个参数的和."
        total = arg1 + arg2 # total在这里是局部变量.
        print ("函数内是局部变量 : ", total)
        return total
     
    #调用sum函数
    sum( 10, 20 )
    print ("函数外是全局变量 : ", total)

以上实例输出结果：

函数内是局部变量 : 30  
函数外是全局变量 : 0

3.global 和 nonlocal关键字

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字了。

以下实例修改全局变量 num：  
实例(Python 3.0+)

num = 1
    def fun1():
        global num  # 需要使用 global 关键字声明
        print(num) 
        num = 123
        print(num)
    fun1()
    print(num)

以上实例输出结果：

1  
123  
123

如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量则需要 nonlocal 关键字了，如下实例：  
实例(Python 3.0+)

def outer():
        num = 10
        def inner():
            nonlocal num   # nonlocal关键字声明
            num = 100
            print(num)
        inner()
        print(num)
    outer()

以上实例输出结果：

100  
100

另外有一种特殊情况，假设下面这段代码被运行：  
实例(Python 3.0+)

a = 10
    def test():
        a = a + 1
        print(a)
    test()

以上程序执行，报错信息如下：

raceback (most recent call last):  
File “/home/student/PycharmProjects/python基础/test.py”, line 211, in  
test()  
File “/home/student/PycharmProjects/python基础/test.py”, line 209, in test  
a = a + 1  
UnboundLocalError: local variable ‘a’ referenced before assignment

错误信息为局部作用域引用错误，因为 test 函数中的 a 使用的是局部，未定义，无法修改。

修改 a 为全局变量，通过函数参数传递，可以正常执行输出结果为：  
实例(Python 3.0+)

a = 10
    def test(a):
        a = a + 1
        print(a)
    test(a)

执行输出结果为：  
11

### 八、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。  
pass 还可以用在其他语句里,比如:

if age >= 18:
    pass

缺少了 pass ,代码运行就会有语法错误。

资料参考于：[资料参考][Link 1]

[Link 1]: http://www.runoob.com/python3/python3-function.html