Python基础(10)之函数

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。

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：

def functionname(parameters):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

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。

例：以下为一个简单的 Python 函数，它将一个字符串作为传入参数，再打印到标准显示设备上。

def printme(str):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print(str)
    return

函数调用

定义一个函数只给了函数一个名称，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 提示符执行。
如下实例调用了 printme() 函数：

def printme(str):
    "打印传入的字符串到标准显示设备上"
    print(str)
    return


printme('测试第一次调用')
printme('测试第二次调用')

'''
测试第一次调用
测试第二次调用
'''

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，它仅仅是一个对象的引用（一个指针），可以是 List 类型对象，也可以指向 String 类型对象。

可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

在 Python 中，字符串（str）、元组（tuple）和数字（Number）是不可更改的对象，而列表（list）、字典（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、集合。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。

传不可变对象实例

def ChangeInt(a):
    a = 10


b = 2
ChangeInt(b)
print(b)

'''
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)

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

实例中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，故输出结果相同。

参数

以下是调用函数时可使用的参数类型：

• 必备参数；
• 关键字参数；
• 默认参数；
• 不定长参数；

必备参数

必备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：

def printme(str):
    "打印任何传入的字符串"
    print(str)
    return


# 调用printme函数
printme()

'''
Traceback (most recent call last):
  File "/../../xxx.py", line 8, in <module>
    printme()
TypeError: printme() missing 1 required positional argument: 'str'
'''

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：

def printme(str):
    "打印任何传入的字符串"
    print(str)
    return


# 调用printme函数
printme( str = "My string")

'''
My string
'''

下例能将关键字参数顺序不重要展示得更清楚：

def printinfo(name, age):
    "打印任何传入的字符串"
    print("Name: ", name)
    print("Age ", age)
    return


# 调用 printinfo 函数
printinfo(age=50, name="miki")

'''
Name:  miki
Age  50
'''

默认参数

调用函数时，默认参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。下例会打印默认的 age，如果 age 没有被传入：

def printinfo(name, age=35):
    "打印任何传入的字符串"
    print("Name: ", name)
    print("Age ", age)
    return


# 调用 printinfo 函数
printinfo(age=50, name="miki")
printinfo(name="miki")

'''
Name:  miki
Age  50
Name:  miki
Age  35
'''

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，不定长参数声明时不会命名。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（*）的变量名会存放所有未命名的变量参数。不定长参数实例如下：

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)

'''
输出: 
10
输出: 
70
60
50
'''

上述方式是将不确定参数保存在一个元组中，还可以使用加两个星号（**）的变量名来接收所有命名的变量参数并保存在一个字典中，实例如下：

def printinfo(*vartuple,**vardict):
    "打印任何传入的参数"
    print('vartuple：',vartuple)
    print('vardict：',vardict)


# 调用printinfo 函数
printinfo(10,name='tom')
printinfo(70, 60, 50,name='jerry',age=22)

'''
vartuple： (10,)
vardict： {'name': 'tom'}
vartuple： (70, 60, 50)
vardict： {'name': 'jerry', 'age': 22}
'''

匿名函数

Python 使用 lambda 表达式来创建匿名函数：

• 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，且不能访问自有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；

lambda 函数的语法只包含一个语句，如下：

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

例：

# 求 arg1 和 arg2 的和
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))

'''
相加后的值为 :  30
相加后的值为 :  40
'''

函数的引用

在 Python 中函数名实际上可以看做指向函数在内存中的引用，和 C# 中委托很相像。
例 1：函数名本身其实就是一个变量，但这个变量比较特殊，与 () 配合使用时可以执行代码块中的内容，所以函数也有它的内存地址。

def func1():
    pass


print(func1)

'''
<function func1 at 0x10cd43c20>
'''

例 2：可以将函数赋值给一个变量。

def func1():
    print('print in func1')


func2 = func1
func2()

'''
print in func1
'''

例 3：还可以将函数当做参数传递。

def func1():
    print('print in func1')


def func2(func):
    print('print in func2')
    func()


func2(func1)

'''
print in func2
print in func1
'''

例 4：可以将函数作为容器类对象的元素。

def func1():
    print('from func1')


def func2():
    print('from func2')


def func3():
    print('from func3')


func_list = [func1, func2, func3]
for func_item in func_list:
    func_item()

'''
from func1
from func2
from func3
'''

例 5：函数名可以作为函数的返回值。

def func1():
    print('from func1')

    def func2():
        print('from func2')

    return func2


fn = func1()
fn()

'''
from func1
from func2
'''

return 语句

return 语句用来退出函数，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，下例便告诉你怎么做：

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)

'''
函数内 :  30
函数外 :  30
'''

变量作用域

一个程序的所有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你可以访问哪个特定的变量名称。两种最基本的变量作用域如下：

• 全局变量
• 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。
例：

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)

'''
函数内是局部变量 :  30
函数外是全局变量 :  0
'''

函数内变量的使用遵循就近原则，在函数内部使用一个变量时，会由近到远（由内而外）查找同名变量。

闭包函数

闭包函数的定义

内部函数包含对外部作用域而非全局作用域名字的引用，该内部函数就称为闭包函数。
例：

def outer():
    a = 1

    def inner():
        print(a)

    return inner


func = outer()
func()

'''
1
'''

判断是否是闭包函数

可通过函数的 __closure__ 属性判断该函数是否是一个闭包函数，若返回不是 None，则就是闭包函数：

def outer():
    a = 1

    def inner():
        b = a
        print(inner.__closure__)

    inner()


outer()
print(outer.__closure__)

'''
(<cell at 0x103e8de10: int object at 0x103ca4f10>, <cell at 0x103e8ded0: function object at 0x103edbb90>)
None
'''

闭包的优缺点

优点：

• 能够读取函数内部的变量；
• 让这些变量一直存在于内存中，不会在调用结束后，被垃圾回收机制回收；
  缺点：
• 由于闭包会使函数中的变量保存在内存中，内存消耗很大，所以不能滥用闭包，解决办法是：退出函数之前，将不使用的局部变量删除。

本片文章部分内容摘自 https://www.runoob.com/python3/python3-function.html。