Python入门篇-返回值和作用域

　　　　　　　　　　　　　　Python入门篇-返回值和作用域

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者：尹正杰

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一.返回值

1>.返回值概述

Python函数使用return语句返回“返回值”

所有函数都有返回值，如果没有return语句，隐式调用return None

return 语句并不一定是函数的语句块的最后一条语句

一个函数可以存在多个return语句，但是只有一条可以被执行。如果没有一条return语句被执行到，隐式调用return None

如果有必要，可以显示调用return None，可以简写为return

如果函数执行了return语句，函数就会返回，当前被执行的return语句之后的其它语句就不会被执行了

作用：结束函数调用、返回值

2>.函数单个值

 #！/usr/bin/env python
 #_*_coding:utf-8_*_
 #@author :yinzhengjie
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 def show(x):
     for i in  range(x):
         if i > 3:
             return i
         else:
             print("{} is not greater than 3".format(i))

 res1 = show(3)

 print("*" * 20 + "我是分隔符" + "*" * 20)

 res2 = show(5)

 print("res1 = {}".format(res1))
 print("res2 = {}".format(res2))

 #以上代码执行结果如下:
 0 is not greater than 3
 1 is not greater than 3
 2 is not greater than 3
 ********************我是分隔符********************
 0 is not greater than 3
 1 is not greater than 3
 2 is not greater than 3
 3 is not greater than 3
 res1 = None
 res2 = 4

3>.返回多个值

#！/usr/bin/env python
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"""
    函数不能同时返回多个值,但是可用返回一个列表或者一个元组
"""

"""
    是指明返回一个列表，是一个列表对象
"""
def returnList():
    return [1,3,5]

"""
    看似返回多个值，隐式的被python封装成了一个元组
"""
def returnTuple():
    return [2,4,6]

x,y,z = returnList()        #使用解构提取更为方便

m,n,l = returnTuple()

print(x,y,z,m,n,l)

#以上代码执行结果如下:
1 3 5 2 4 6

二.作用域

1>.作用域概述

作用域：
    一个标识符的可见范围，这就是标识符的作用域。一般常说的是变量的作用域

全局作用域
    在整个程序运行环境中都可见

局部作用域
    在函数、类等内部可见
    局部变量使用范围不能超过其所在的局部作用域

2>.嵌套结构观察作用域变化

 #！/usr/bin/env python
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 """
     外层变量作用域在内层作用域可见
 """
 def outer1():
     o = 65
     def inner():
         print("inner {}".format(o))
         print(chr(o))
     print("outer {}".format(o))
     inner()

 """
     内层作用域inner中，如果定义了o=97，相当于当前作用域中重新定义了一个新的变量o，但是这个o并没有覆盖外层作用域outer中的o
 """
 def outer2(): #
     o = 65
     def inner():
         o = 97
         print("inner {}".format(o))
         print(chr(o))
     print("outer {}".format(o))
     inner()

 outer1()

 print("*" * 20 + "我是分隔符" + "*" * 20)

 outer2()

 #以上代码执行结果如下:
 outer 65
 inner 65
 A
 ********************我是分隔符********************
 outer 65
 inner 97
 a

3>.赋值定义注意事项

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x = 10          #全局作用域变量x

def foo():

    """
        “y = x + 1”这一行代码引用了全局作用域的x变量。
    """
    y = x + 10

    """
        这一行代码会抛异常：“UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment”。
        原因就是赋值定义导致的，“x += 1”其实是“x = x + 1”,相当于在foo内部定义一个局部变量x，
        那么foo内部所有x都是这个局部变量x了，但是这个x还没有完成赋值，就被右边拿来做加1操作了，因此才会抛出该异常
        简单的说，就是在定义x变量之前我们已经对该变量做了引用导致的报错。如何解决这个问题？我们可以引入全局变量global.
    """
    # x += 1

    print(x,y)

foo()

#以上代码输出结果如下:
10 20

4>.在局部变量修改全局变量

#！/usr/bin/env python
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x = 5

"""
    使用global关键字的变量，将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
    全局作用域中必须有x的定义,如果全局作用域中没有定义x变量，则会报错：“NameError: name 'x' is not defined”
"""
def foo():
    global x
    print("foo() : x = {}".format(x))
    x += 10
    print("foo() : x = {}".format(x))

print("调用foo()函数之前：x = {}".format(x))

foo()

print("调用foo()函数之后：x = {}".format(x))

#以上代码输出结果如下:
调用foo()函数之前：x = 5
foo() : x = 5
foo() : x = 15
调用foo()函数之后：x = 15

5>. 在局部变量中声明全局变量

 #！/usr/bin/env python
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 def foo():
     global x        #使用global关键字的变量，将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
     x = 10          #x = 10 赋值即定义，在内部作用域为一个外部作用域的变量x赋值，不是在内部作用域定义一个新变量，所以x+=1不会报错。注意，这里x的作用域还是全局的
     x += 20
     print(x)

 foo()

 print(x)        #注意，这个打印x变量一定要在先调用foo()函数,因为只有调用了foo()函数才会触发生成全局变量x，否则会抛异常:"NameError: name 'x' is not defined"

 #以上代码输出结果如下:
 30
 30

6>.global总结

x+=1这种是特殊形式产生的错误的原因？先引用后赋值，而python动态语言是赋值才算定义，才能被引用。解决办法，在这条语句前增加x=0之类的赋值语句，或者使用global告诉内部作用域，去全局作用域查找变量定义

内部作用域使用x = 5之类的赋值语句会重新定义局部作用域使用的变量x，但是，一旦这个作用域中使用global声明x为全局的，那么x=5相当于在为全局作用域的变量x赋值

7>.global使用原则

外部作用域变量会内部作用域可见，但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用，因为函数的目的就是为了封装，尽量与外界隔离

如果函数需要使用外部全局变量，请使用函数的形参传参解决

一句话：不用global。学习它就是为了深入理解变量作用域.

三.闭包 

1>.闭包概述

自由变量：未在本地作用域中定义的变量。例如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量

闭包：就是一个概念，出现在嵌套函数中，指的是内层函数引用到了外层函数的自由变量，就形成了闭包。很多语言都有这个概念，最熟悉就是JavaScript

2>.闭包函数案例（这是Python2中实现闭包的方式，Python3还可以使用nonlocal关键字）

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 def counter():
     c = [0]
     def inc():
         c[0] += 10          #注意，这行代码c[0] = c[0] + 10,这样操作并不会报错，因为并没有修改变量c，而是修改的c中的一个引用。
         return c[0]
     return inc              #返回的是c变量的一个引用，即c[0]

 foo = counter()

 print(foo(),foo())          #每调用次都会对c[0] 对象加10，因此每次调用的结果不会发生改变

 c = 100                     #此处我们定了一个变量c，但对c[0]并不会产生印象哟,因此下面的操作依旧会对c[0]加10.

 print(foo())              

 #以上代码执行结果如下:
 10 20
 30

3>.nonlocal关键字

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 """
     使用了nonlocal关键字，将变量标记为不在本地作用域定义，而在上级的某一级局部作用域中定义，但不能是全局作用域中定义
     count 是外层函数的局部变量，被内部函数引用
     内部函数使用nonlocal关键字声明count变量在上级作用域而非本地作用域中定义
 """

 def counter():
     count = 0
     def inc():
         nonlocal count
         count += 10
         return count
     return inc

 foo = counter()

 print(foo())
 print(foo())

 #以上代码执行结果如下:
 10
 20

四.默认值的作用域

1>.默认值的作用域

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 def foo(x=1):
     return x

 def bar(y=[]):
     y.append(100)
     return y

 print("foo()：{}, ID：{}\n".format(foo(),id(foo())))
 print("foo()：{}, ID：{}\n".format(foo(),id(foo())))

 # print(x)        #报错：NameError: name 'x' is not defined，即形参的作用域数据函数的局部变量

 print("bar()：{}, ID：{}\n".format(bar(),id(bar())))
 print("bar()：{}, ID：{}\n".format(bar(),id(bar())))

 """
 为什么第二次调用foo函数打印的是[100,100]？
     因为函数也是对象，python把函数的默认值放在了属性中，这个属性就伴随着这个函数对象的整个生命周期
     查看bar.__defaults__属性
 """
 print("bar.__defaults__：{}".format(bar.__defaults__))

 #以上代码执行结果如下：
 foo()：1, ID：1638886432

 foo()：1, ID：1638886432

 bar()：[100, 100], ID：42947656

 bar()：[100, 100, 100, 100], ID：42947656

 bar.__defaults__：([100, 100, 100, 100],)

2>.非引用类型例子

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 def foo(w, u='yzj', *, z=123, zz=[456]):
     u = 'jason'
     z = 2019
     zz.append(1)
     print(w, u, z, zz)

 print(foo.__defaults__)        #属性__defaults__中使用元组保存所有位置参数默认值，它不会因为在函数体内使用了它而发生改变

 foo('node101.yinzhengjie.org.cn')

 print(foo.__kwdefaults__)       #属性__kwdefaults__中使用字典保存所有keyword-only参数的默认值

 #以上代码执行结果如下:
 ('yzj',)
 node101.yinzhengjie.org.cn jason 2019 [456, 1]
 {'z': 123, 'zz': [456, 1]}

3>.使用影子拷贝创建一个新的对象，永远不能改变传入的参数

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 """
     使用影子拷贝创建一个新的对象，永远不能改变传入的参数
 """
 def foo(x=[], y='jason', z=123):
     x = x[:]        # 影子拷贝
     x.append(1)     # x都是传入参数或者默认参数的副本，如果就想修改原参数，无能为力
     print(x)

 foo()
 print(foo.__defaults__)
 foo()
 print(foo.__defaults__)
 foo([10])
 print(foo.__defaults__)
 foo([10,5])
 print(foo.__defaults__)

 #以上代码执行结果如下:
 [1]
 ([], 'jason', 123)
 [1]
 ([], 'jason', 123)
 [10, 1]
 ([], 'jason', 123)
 [10, 5, 1]
 ([], 'jason', 123)

4>.使用不可变类型默认值

#！/usr/bin/env python
#_*_coding:utf-8_*_
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"""
    通过值的判断就可以灵活的选择创建或者修改传入对象
    这种方式灵活，应用广泛
    很多函数的定义，都可以看到使用None这个不可变的值作为默认参数，可以说这是一种惯用法
"""
def foo(x=None, y='jason', z=2019):
    if x is None:
        x = []
    x.append(1)
    print(x)

foo()
print(foo.__defaults__)
foo()
print(foo.__defaults__)
foo([10])
print(foo.__defaults__)
foo([10,5])
print(foo.__defaults__)

#以上代码执行结果如下:
[1]
(None, 'jason', 2019)
[1]
(None, 'jason', 2019)
[10, 1]
(None, 'jason', 2019)
[10, 5, 1]
(None, 'jason', 2019)

#！/usr/bin/env python
#_*_conding:utf-8_*_
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def foo(x=1,y="jason",z={},*args,m=100,n,**kwargs):
    print(x,y,z)        #打印位置参数
    print(m,n)          #打印keyword-only参数
    print(z.setdefault("Name","yinzhengjie"))       #我们对z变量赋值

print("查看位置参数 : ",foo.__defaults__)

print("查看keyword only参数 : ",foo.__kwdefaults__)

foo(z={},n=200)             #需要注意的是，这里我们给z传入了一个{}参数，并没有使用默认的"{}"参数哟！这一点大家不要搞混了

print("查看位置参数 : ",foo.__defaults__)

print("查看keyword only参数 : ",foo.__kwdefaults__)

foo(n=200)

print("查看位置参数 : ",foo.__defaults__)         #不难发现，由于我们没有给z传入变量，因此z使用了默认的"{}",而“foo.__defaults__”是不变的，但地址的引用对象里面的元素却发生了变化！

print("查看keyword only参数 : ",foo.__kwdefaults__)

#以上代码输出结果如下:
查看位置参数 :  (1, 'jason', {})
查看keyword only参数 :  {'m': 100}
1 jason {}
100 200
yinzhengjie
查看位置参数 :  (1, 'jason', {})
查看keyword only参数 :  {'m': 100}
1 jason {}
100 200
yinzhengjie
查看位置参数 :  (1, 'jason', {'Name': 'yinzhengjie'})
查看keyword only参数 :  {'m': 100}

新手必看案例（烧脑版）

五.变量名解析原则LEGB

Local，本地作用域、局部作用域的local命名空间。函数调用时创建，调用结束消亡

Enclosing，Python2.2时引入了嵌套函数，实现了闭包，这个就是嵌套函数的外部函数的命名空间

Global，全局作用域，即一个模块的命名空间。模块被import时创建，解释器退出时消亡

Build-in，内置模块的命名空间，生命周期从python解释器启动时创建到解释器退出时消亡。例如print(open)，print和open都是内置的变量

所以一个名词的查找顺序就是LEGB

关于函数的执行流程，博主推荐链接：http://pythontutor.com/visualize.html#mode=edit。

六.函数的销毁

　　定义一个函数就是生成一个函数对象，函数名指向的就是函数对象。

　　可以使用del语句删除函数，使其引用计数减1。

　　可以使用同名标识符覆盖原有定义，本质上也是使其引用计数减1。

　　Python程序结束时，所有对象销毁。

　　函数也是对象，也不例外，是否销毁，还是看引用奇数是否减为0。

1>.全局函数销毁

 #！/usr/bin/env python
 #_*_coding:utf-8_*_
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 """
 全局函数销毁
     重新定义同名函数
     del 语句删除函数对象
     程序结束时
 """

 def foo(x=[], y='jason', z=123):
     x.append(100)
     return x

 print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)

 def foo(x=[], y='jason', z=123):
     x.append(200)
     return x

 print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)

 del foo

 # print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)       #由于我们已经使用del关键字销毁了foo函数，执行该行代码会抛异常："NameError: name 'foo' is not defined"

 #以上代码执行结果如下:
 [100] 4136608 ([100], 'jason', 123)
 [200] 35462136 ([200], 'jason', 123)

2>.局部函数销毁

 #！/usr/bin/env python
 #_*_coding:utf-8_*_
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 """
 局部函数销毁
     重新在上级作用域定义同名函数
     del 语句删除函数名称，函数对象的引用计数减1
     上级作用域销毁时
 """
 def foo(x=[], u='jason', z=2019):
     x.append(1)
     def inner(a=10):
         pass
     print(inner)
     def inner(a=100):
         print(x)
     print(inner)
     return inner

 bar = foo()
 print(id(foo),id(bar), foo.__defaults__, bar.__defaults__)
 del bar
 # print(id(foo),id(bar), foo.__defaults__, bar.__defaults__)         #由于我们已经使用del关键字销毁了bar函数，执行该行代码会抛异常："NameError: name 'bar' is not defined"

 #以上代码执行结果如下:
 <function foo.<locals>.inner at 0x0000000001EB1BF8>
 <function foo.<locals>.inner at 0x0000000001EB1C80>
 4923040 32185472 ([1], 'jason', 2019) (100,)