python入门系列10:函数1

港控/mmm° 2022-06-08 12:25 240阅读 0赞

# 函数概述 #

# 函数的概念 #

函数就是把完成特定功能的一段代码封装起来。给该功能起一个名字（函数名）。

哪里需要实现该功能就在哪里调用该函数。

函数可以在任何时间任何地方调用。

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# 函数的作用 #

*  函数是能完成某一功能的代码段
 *  函数是可重复执行的代码段
 *  函数方便管理和维护,便于复用

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# 定义函数 #

使  
用函数之前一定要先定义。

python 的函数定义非常简单。

函数定义语法：

def 函数名([形参列表]):
    函数体

说明：  
1. `def` 是定义函数的关键字。(define function)

1.  函数名是这个函数的符号(引用)，调用这个函数的时候我们需要函数名。
2.  函数名后的圆括号是必须的。
3.  形参列表表示我们可以定义多个形参，接受函数调用时传递过来的参数。形参不是必须的，根据需要决定是否需要定义形参
4.  圆括号后面必须有一个分号`:`.
5.  新起一行，必须有缩进来定义函数体。函数体就是函数每次调用的时候都会执行的代码。

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# 定义无参函数
    def show():
    print("我是函数内的代码1")
    print("我是函数内的代码2")
    
    
    # 定义有参函数，形参在函数内部可以作为普通变量使用。
    def show1(a, b):
    print(a + b)

# 函数调用 #

定  
义函数的目的是为了让函数做一些事情。

但是函数如果仅仅定义不会自己去执行。

**时刻记住一句话，函数只有被调用才能被执行！**

所以想要函数执行，必须显示的去调用函数。

**在使用函数的时候，一定要保证声明在前，调用在后！**

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# 简单函数调用 #

函数调用非常简单，只需要： `函数名(实参)`即可。当然如果函数定义的时候没有形参，则就不用实参。

def show():
    print("我是函数内的代码1")
    print("我是函数内的代码2")
    
    
    show() # 调用函数
    show() # 一个函数可以多次调用。每次调用都会执行一次函数体的代码
    show()

![90756090.jpg-yztcText][]

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# 带形参的函数调用 #

函数声明的时候，在括号内的是形参。

那么在调用函数的时候应该传递相同属性的参数过去，函数调用的时候的参数，叫你实参！

形参和实参的个数必须匹配，但是有一种情况除外，后面再说。

def add(a, b):
    print(a + b)
    
    add(2, 3)
    add(20, 3)

![21505592.jpg-yztcText][]

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# 函数的返回值 #

\#  
4.1.`return`的使用

前面定义的函数都是非常简单的，仅仅做了一些输出。在实际开发中，这种函数其实没有太多的用处。

返回值在函数定义中一个非常重要的地方。

我们定义的函数可以完成一个的功能，很多情况下，功能完成之后需要给函数调用者返回一些数据，这些返回的数据就需要用到函数的返回值功能。

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比如：定义一个函数可以实现两个数的相加，然后返回给调用者计算的结果！

def add(a, b):
    n = a + b
    return n
    
    print(add(3, 5))
    print(add(30, 5))

![72992946.jpg-yztcText][]

说明：  
1. 在函数内任何地方都可以出现`return`。`return`的作用就是结束函数，并把`return`后面的值返回给调用者。

1.  一旦碰到 `return`,不管后面有多少代码，不管是否处于循环中，函数都会立即结束。
2.  如果整个函数内部没有出现`return`,则函数会自动执行到函数体最后一行代码。
3.  如果函数体内没有`return`,则函数运行结束的时候自动返回`None`
4.  `return`后面也可以不跟返回值，这种情况下主要是为了结束函数，也会返回`None`

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## 案例1：一个给定的数，判断是否为质数 ##

分析：定义一个函数，这个给定的数通过参数传递，最后结果：是否为质数，通过返回一个`bool`值给调用者。

def is_prime(num):
    for i in range(2, num):
    if num % i == 0:
    return False
    
    return True
    
    
    num = int(input("请输入一个整数："))
    if is_prime(num):
    print("%d 是质数！" % num)
    else:
    print("%d 不是是质数！" % num)

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## 案例2：计算输入的任意两个数之间所有的质数的和 ##

分析：刚才已经定义了判断一个是否为质数，现在需要再定义一个可以计算两个数之间所有的质数的和的函数，并把计算结果返回给调用者。

def is_prime(num):
    for i in range(2, num):
    if num % i == 0:
    return False
    
    return True
    
    
    def add_prime(num1, num2):
    sum = 0
    for num in range(num1, num2):
    if is_prime(num):
    sum += num
    
    return sum
    
    
    num1 = int(input("请输入第一个整数："))
    num2 = int(input("请输入第2个整数："))
    print("%d 到 %d 的之间所有的质数的和是：%d" % (num1, num2, add_prime(num1, num2)))

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# 4.2.返回多个值 #

使用`return`一次只能返回一个值。

有些场景下，我们需要返回多个值。这种情况下我们我们可以把返回值的封装到`list`或`tuple`中，接受者拿到这个`list`或`tuple`直接解包就可以使用了。

最好封装在`tuple`中，因为`tuple`是不可变的, 所以效率比较高。

def foo(x):
    return x ** 2, x ** 3, x ** 4
    
    x = 4
    a, b, c = foo(x)
    
    print("%d 的平方是：%d, 3次方式：%d, 4次方是：%d" % (x, a, b, c))

![1499389236855.png-yztcText][]

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# 文档注释 #

以  
前我们使用 `#` 来我们的代码添加注释，只使用单行注释。

我们定义了一个好函数，函数的描述等信息也应该让调用者很容易获取到，这个时候就用到文档注释。

文档注释将来可以直接生成 `api` 文档方便阅读。

如果要给函数添加文档注释，直接在函数内部的首行放置一个字符串即可。字符串可以是单行的(`" "或者' '`)，也可以是是多行的(`""" """ 或 ''' '''`)。

**但是一般使用多行字符串来定义**

作为国际惯例：

1.  注释的第一行，一般是对函数的简述。
2.  然后一个空行。
3.  然后开始进行详细描述函数功能等。

def foo(x):
    """该函数是对参数做一些计算 计算参数的多个次幂 :param x: 要计算次幂的数字 :return: 返回2次幂、3次幂、4次幂组成的元组 """
    return x ** 2, x ** 3, x ** 4
    
    print(foo.__doc__) # 打印函数的文档注释

![1499392012008.png-yztcText][]

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# 作用域规则 #

有了函数之后，我们必须要面对一个作用域的问题。

比如：你现在访问一个变量，那么 python 解析器是怎么查找到这个变量，并读取到这个变量的值的呢？ 依靠的就是作用域规则！

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\#  
命名空间（`namespace`）

**先了解第一个概念：命名空间。**

命名空间是从*命名到对象的映射*。当前 pytyon 的命名空间是靠字典来实现的，但是对我们来说我们并需要关注这个，而且以后也有可能会更改。

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命名空间的一些例子：  
1. 内置的命名集(`the set of built-in names`)。这命名集(命名空间)包含了像`abs()`这样的内置函数和内置的异常名等。

1.  在一个模块中的全局命名集。
2.  函数内的局部命名空间。
3.  从某种意义上来说，一个对象的属性集也是一个命名空间。

**对命名空间来说，需要要知道最重要的一点是：在不同的命名空间的中的命名绝对没有任何的关系！**

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**不同的命名空间具有不同的生命周期。**

1.  包含内置命名的命名空间在 python 一启动就被创建了，而且在 python 程序结束之前永远不会被删除。
2.  一个模块的全局命名空间是在这个模块被读入到内存的时候被创建。正常情况下全局命名空间也是在 python 结束之后才会被删除。
3.  局部命名空间是在函数被调用的时候被创建。当函数结束或者抛了异常这个函数又没处理的时候，局部命名空间会被销毁。(用忘记这个局部命名空间可能更恰当)
4.  当然，函数递归调用时，每调用一次都会创建一个新的局部命名空间。

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\#  
作用域(`scope`)

作用域就是 python 程序的一块文本区域，在这个区域内，可以直接访问(Directly accessible)命名空间。

直接访问的意思就是：当你访问一个绝对的命名的时候，直接在命名空间中查找

尽管作用域的定义是静态的，但是作用域的使用(查找变量)却是动态的。

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在代码执行的任何时间，至少有 3 个嵌套的作用域，这些作用域的命名空间可以直接访问。

1.  内部作用域(局部作用域)。包含了所有的局部命名，在访问变量的时候，首先在内部作用域中查找。
2.  然后是嵌套函数的外层作用域。在这里搜索非局部，但也是非全局的命名。(在 python 中允许在函数中定义函数的)
3.  然后是包含当前模块的全局作用域。
4.  最后搜索的是最外层的创建内置命名的作用域。

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\#  
作用域在 python 中的具体应用

## 6.3.1.访问局部作用域 ##

def foo():
    a = 20
    print(a)
    
    foo()

说明：

函数内部访问变量`a`, 先在`foo`函数内部查找。因为 `a`确实是在函数内部声明的变量，然后就找到了`a`

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## 6.3.2.访问外部作用域 ##

a = 100
    
    
    def foo():
    print(a)
    
    
    foo()

说明：

1.  在`foo`函数内部，我们直接去访问一个变量 `a`,那么就会沿着作用域从内向外开始查找`a`
2.  先查找`foo`的局部作用域，发现没有`a`。然后继续去`foo`函数的外部作用域，这个例子中就直接到了当前模块的全局作用域，所以找到了 a, 所以就输出了全局作用域中`a`的值！

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## 6.3.3.访问外部函数的作用域 ##

def outer():
    a = 20
    
    def inner():
    print(a)
    
    inner()
    
    
    outer()

说明：

1.  我们在一个函数的内部声明了一函数，这种函数嵌套在 python 中是允许的。
2.  内部函数`inner`执行的时候，访问变量`a`,现在`inner`内部找变量`a`, 没有找到，然后去他外部的函数中找变量`a`, 找到后, 就直接输出了他的值

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\#  
python 针对修改变量值的特殊情况

## 6.4.1.只能修改局部变量 ##

**在 python 的函数中, 修改一个变量的值的时候,永远操作的是局部变量**

为什么会这样呢?

这其实是由 python 定义变量的方式所决定的.

python 不需要显示的去定义变量,直接赋值的时候如果变量不存在直接就定义了.

如果在函数内部可以直接修改外部作用域变量的值,则就无法定义一个同名变量了.

所以, python 才规定不能在函数内部直接修改外部作用域变量的值.

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a = 10
    
    
    def foo():
    a = 20 # 这里其实是新创建了一个局部变量 a .并不是修改的全局作用域的变量 a
    
    print(a) # 根据作用域的查找规则,这里访问的是局部变量 a
    
    
    foo()
    print(a) # 根据作用域查找规则,这里访问的是全局作用域的 a

![1499409634962.png-yztcText][]

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## 6.4.2.变量必须先赋值才能使用 ##

看下面的代码:

a = 10
    
    
    def foo():
    a = a + 2
    
    foo()

![1499410335508.png-yztcText][]

**说明:**

`a = a + 2` 这行代码有问题. 为什么?

首先要搞清楚 `a + 2` 中的`a`是局部变量还是全局变量?

**是局部变量`a`!**

在解释器运行这个函数的时候, 已经检测到函数内部有创建局部变量`a`, 所以这个时候你访问到的一定是局部变量`a`.

`a + 2` 中的局部变量`a`还没有 被赋值,所以和 2 相加抛出了异常.`UnboundLocalError`

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a = 10
    
    
    def foo():
    print(a)
    a = 20
    
    
    foo()

![1499410813890.png-yztcText][]

说明:  
原因和前面的一样的.

解析器已经检测到你后面会声明局部变量`a`, 所以`print(a)`中的 `a` 仍然是局部变量.但是还没有赋值,所以就抛异常了

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**总结:**

在函数内部如果你定义了局部变量,那么你在任何地方都没有办法访问到函数外部作用域的同名变量.

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\#  
函数内修改全局变量

通过前面的学习, 正常情况下我们知道了在函数内部没有办法修改全局变量的值!

**但是这只是正常情况下!**

如果我们有在函数内部修改全局变量值的需求怎么办?

***也是可以的, 但是我们需要做些小动作: 使用关键字`global`***

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a = 10
    
    def foo():
    global a # 告诉 pytyon 解析器, a 以后就是全局变量了
    a = 20
    
    foo()
    
    print(a) # 20

**说明:**

1.  `global` 后面跟上全局变量的名, 那么在后面的代码中就可以使用全局变量了.
2.  如果有多个全局变量需要修改, `global`可以同时定义多个全局变量.`global a, b, c`

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\#  
内部函数修改外部函数的局部变量

当用到函数嵌套的时候, 内部函数正常情况下也是无法修改外部函数的局部变量, 只能访问读取.

如果想修改怎么办?

使用关键字:`nonlocal`

a = 10
    
    
    def outer():
    a = 20
    
    def inner():
    nonlocal a # 把 a 绑定到外部函数的局部变量 a 上
    a = 30
    
    inner()
    
    print("outer 的局部变量a:" + str(a)) # 30 被内部函数 inner 修改了
    
    
    outer()
    
    print("全局变量a:" + str(a))

![1499413643425.png-yztcText][]

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