016_Python3 函数

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。

 

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1.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。

 

让我们使用函数来输出"Hello World！"：

>>> def hello():

...  print("Hello World")

... 

>>> hello()

Hello World]

 

更复杂点的应用，函数中带上参数变量:

#!/usr/bin/python3

 

# 计算面积函数

def area(width, height):

    return width * height

 

def print_welcome(name):

    print("Welcome", name)

 

print_welcome("Runoob")

w = 4

h = 5

print("width =", w, " height =", h, " area =", area(w, h))

 

以上实例输出结果：

Welcome Runoob

width = 4  height = 5  area = 20

 

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2.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：

#!/usr/bin/python3

 

# 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

 

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3.函数调用

 

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="Runoob"

以上代码中，[1,2,3] 是 List 类型，"Runoob" 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

#!/usr/bin/python3

 

def ChangeInt( a ):

    a = 10

 

b = 2

ChangeInt(b) #调用的结果是新产生了一个局部变量。

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：

#!/usr/bin/python3

 

# 可写函数说明

def changeme( mylist ):

   "修改传入的列表"

   mylist.append([1,2,3,4])  #追加

   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]]

 

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3.参数

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

   必需参数

 

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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：

#!/usr/bin/python3

 

#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：

TypeError: ...

 

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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：

#!/usr/bin/python3

 

#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 = "Hello World!")

 

以上实例输出结果：

Hello World!

 

以下实例中演示了函数参数的使用不需要使用指定顺序：

#!/usr/bin/python3

 

#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="runoob" )

 

以上实例输出结果：

名字:  runoob

年龄:  50

 

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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：

#!/usr/bin/python3

 

#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="runoob" )

print ("------------------------")

printinfo( name="runoob" )

 

以上实例输出结果：

名字:  runoob

年龄:  50

------------------------

名字:  runoob

年龄:  35

 

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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。

 

#!/usr/bin/python3

 

# 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：

#!/usr/bin/python3

 

# 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:   #可以遍历输出

      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。

 

#!/usr/bin/python3

  

# 可写函数说明

def printinfo( arg1, **vardict ):

   "打印任何传入的参数"

   print ("输出: ")

   print (arg1)    # 输出index值

   print (vardict) # 输出 key:value

 

# 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

>>> f(1,2,c=3) # 正常

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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：

#!/usr/bin/python3

 

# 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 )) # 30

print ("相加后的值为 : ", sum( 20, 20 )) # 40

 

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4.参数

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：

#!/usr/bin/python3

 

# 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)  # 30

   return total

 

# 调用sum函数

total = sum( 10, 20 )

print ("函数外 : ", total)    # 30

 

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4.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

 

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

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。

 

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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：

 

#!/usr/bin/python3

 

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) # 30

    return total

 

#调用sum函数

sum( 10, 20 )

print ("函数外是全局变量 : ", total)     # 0

 

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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：

#!/usr/bin/python3

 

num = 1

def fun1():

    global num  # 需要使用 global 关键字声明

    print(num)   # 1

    num = 123

    print(num)   # 123

fun1()

print(num)       # 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：

#!/usr/bin/python3

 

def outer():

    num = 10

    def inner():

        nonlocal num   # nonlocal关键字声明

        num = 100

        print(num)     # 100

    inner()

    print(num)         # 100

outer()

 

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另外有一种特殊情况，假设下面这段代码被运行：

#!/usr/bin/python3

 

a = 10

def test():

    a = a + 1  # global a 需要使用 global 关键字声明

    print(a)

test()

 

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：

 

#!/usr/bin/python3

 

a = 10

def test(a):

    a = a + 1

    print(a)

test(a)   # 传入全局变量a 11