Python学习手册之函数和模块

在上一篇文章中，我们介绍了 Python 的控制结构，现在我们介绍 Python 函数和模块。

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函数和模块

代码重用
代码重用是编程语言里一个非常重要的概念，增加代码的大小会使维护变得更加困难。
在软件工程里，必须遵守不要编写同一代码的原则，英文 "Don't Repeat Yourself"，简称：DRY 原则。
我们已经学习过一种方法通过使用循环来保证代码重用。在本节中我们将进一步探索两个模块：函数和

模块。

重复的代码被认为是遵循 WET 原则，即表示英语 Write Everything Twice 的缩写，或者 We Enjoy
Typing 的简写。

函数
到目前我们已经使用了不少的系统内置函数，函数调用就是左边是需要调用的函数名称，后面跟着圆括

号。

print("I like Python!")
range(0,10)
range(10,20,4)
str(12)

括号前面的单词是函数名，括号内以逗号分隔的值是函数参数。

函数可以通过关键字 def 来定义。关键字后跟一个函数的标识符，接下来是一对圆括号，圆括号里可以
包括一些变量的名称，再以冒号结尾结束这一行后面缩进的语句块就是函数的一部分。
下面代码声明了一个 叫 func 的函数。当调用这个函数时打印 “Hello” 三次。

def func():
print("Hello")
print("Hello")
print("Hello")

func()

运行结果：

>>>
Hello
Hello
Hello
>>>

所有函数的代码块都是通过缩进来定义的，函数名后面要跟随冒号。

函数调用必须在函数声明之后。如果调用在声明前，程序会发生异常。

func()
def func():
print("Hello")

运行结果：

>>>
NameError: name 'func' is not defined
>>>

函数参数
参数
函数名后面的括号是空的，意思是这个函数不需要参数。实际上，大多数函数都是有参数的。

def func(name):
print(name + "!")

func("xmg")
func("dustman")
func("python")

运行结果：

>>>
xmg!
dustman!
python!
>>>

参数定义在圆括号里面。

同样，我们可以定义一个包含多个参数的函数，参数用逗号分隔开。

def func(x,y):
print(x + y)
print(x * y)

func(2,7)

运行结果：

>>>
9
14
>>>

函数参数可以用作函数块定义中的变量，仅在函数体内部存在，不能在函数定义之外引用它们，同样这
也适用于在函数中创建的其他变量。

def func(x):
x += 1
print(x)

func(5)
print(x)

运行结果；

>>>
6
NameError: name 'x' is not defined
>>>

从技术上讲，参数是函数定义中的变量，参数的值在调用时被函数复制了。

 函数返回值

我们见到一些内置函数比如 float 都返回一个值。要返回一个值，在函数体内部可以用 return 随时返
回函数结果。

def min(x,y):
if x <= y:
return x
else:
return y

print(min(5,1))
z = min(5,8)
print(z)

运行结果：

>>>
1
5
>>>

return 语句不能在函数外面使用，函数执行完毕没有 return 语句时，函数自动产生 return None。

定义一个函数，比较它的两个字符串参数的长度，返回长度长的那个参数。

def longer_string(x,y):
if len(x) >= len(y):
return x
else:
return y

ret = longer_string('abcde','')
print(ret)

运行结果：

>>>
123456789
>>>

当从函数返回一个值，程序立即停止执行并返回，return 下面的代码不会执行。

def add(x,y):
sum = x + y
return sum
print("I won't be printed!")

print(add(1,4))

运行结果：

>>>
5
>>>

备注和文档注释
备注
注释是代码的注解，用于是代码更容易理解，它们不影响代码的运行方式。
在 Python 中，注释是通过插入哈希符号 # 来实现的。该行在 # 之后的所有文本都被程序忽略。

x = 123
y = 456
# This is an annotation
print(x + y) # addition 
# print(x * y)
# another comment

运行结果：

>>>
579
>>>

Python 没有多行注释，其他编程语言有多行注释功能，使用 /* */ 语法。
文档注释
文档注释有点和注释相同，因为它们是用来解释代码的。
但是文档注释说明更具体些，并且有不同于注释的语法。它们是通过在函数或类的第一行下面放置一个

包含多行字符串方式来创建的。

def main(word):
"""
this function is print a string
"""
print(word + "!")

main("Hello world")

运行结果：

>>>
Hello world!
>>>

文档注释是字符串的另一种表现，运行时会被保留在程序或类里并能被用 __doc__ 变量读到。
文档注释一般给类和函数做注释，而单行注释一般用来说明某一行的功能。

函数即对象
函数
虽然它们创建与普通变量不同，但函数就像任何其他类型的值一样。可以将它们重新分配给变量，然后对引用调用。

def add(a,b):
return a + b

x = 9
y = 9
obj = add
print(obj(x,y))

运行结果：

>>>
18
>>>

上面的例子将加法函数重新指派了一个变量名，现在我们可以用变量名来调用函数。

函数还可以被当做参数来调用

def multiply(a,b):
return a * b

def more_again(func,a,b):
return func(func(a,b),func(x,y))

x = 9
y = 9
print(more_again(multiply,x,y))

运行结果：

>>>
6561
>>>

如上面例子所示，函数 multiply 函数被 more_again 当做参数并在函数体里面调用。

让函数 "square" 被函数 "my_func" 当作参数调用。

def square(a):
return a * a

def my_func(func,x):
print(func(x))

my_func(square,67)

运行结果：

>>>
4489
>>>

模块
模块（Modules）是为完成常见任务而编写的代码，例如生成随机数、执行数字操作等。
模块最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次，编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕， 就可以被其他地方引用。使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。

使用模块的基本方式是在代码的顶部添加 import module_name 代码，然后使用模块 module_name.var 访问模块中的变量名称的函数和值。

下面代码示例如何使用 random 模块生成乱数。

import random

for i in range(6):
num = random.randint(1,7)
print(num)

运行结果；

>>>
5
3
5
2
7
4
>>>

上面代码使用 random 模块中定义的 randint 函数在 1 到 7 的范围内打印 6 个随机数。

如果您只需要模块中的某些函数，可以使用另一种导入模块的方法。
采用 from module_name import var 的方式导入函数 var 后你就可以使用 var，就好像它是在代码中定义的一样。
下面代码示例程序仅需要 math 模块的 pi 常量。

from math import pi

print(pi)

运行结果：

>>>
3.141592653589793
>>>

使用逗号分隔列表可以导入多个函数。

from math import pi,cos

* 表示从模块里导入所有的函数，比如：from math import *
通常不鼓励这么做，因为它混淆了代码中的变量和外部模块中的变量。

导入不存在的模块名会导致 importError 错误。

import my_module

执行结果：

>>>
ModuleNotFoundError: No module named 'my_module'
>>>

可以使用 as 关键字以不同的命名来导入模块或对象，这可以用在模块或对象有一个长的或令人困惑的名称时。

from math import cos as my_cos
from math import pi
print(my_cos(pi))

运行结果：

>>>
-1.0
>>>

标准库和 pip
模块
Python 中有三种主要类型的模块：你自己编写的模块、从外部源安装的模块以及与 Python 一起预装的

模块。
预装的模块叫做标准库，包含一些常用的模块。标准库里包含的模块包括：
random,json,os,pdb,sys,re,string,math,subprocess,socket,email 和 doctest 等。
标准库可以完成的任务包括字符串解析、数据序列化、测试、调试和操作日期、电子邮件、命令行参数等等。

Python 的标准库拥有大量模块，这是它的主要优势之一。

标准库
一些标准库用 Python 写的，另外一些是使用 C 语言写的。
大多数的库在任何平台通用，但是一些库只能在 Windows 或 Unix 环境里才能使用。

我们的文章中不会覆盖到所有的标准库，因为标准库太庞大了。完整的标准库文档可以访问 www.python.org，上面有英语，法语和日语等各种版本。

在 Python 中安装第三方模块是通过 pip 这个工具完成的，此工具随着 Python 安装程序安装到你的机器。要安装的一个库，转到命令行（对于 Windows，它将是命令提示符），输入 pip install library_name。安装完成后就可以导入 library_name 这个模块并使用了。

使用 pip 这个工具是在大多数操作系统上安装第三方库的标准方法，有些库已经为 Windows 预先构建了二进制文件。这些是普通的可执行文件，也可以使用 GUI 安装库，就像安装其他程序一样。

注：请在命令行下输入 pip，不要在 Python 的解析器里。

“程序员有三种美德：懒惰，急躁和傲慢...”