函數(shù)

函數(shù)是組織好的，可重復(fù)使用的，用來實(shí)現(xiàn)單一，或相關(guān)聯(lián)功能的代碼段。

函數(shù)能提高應(yīng)用的模塊性，和代碼的重復(fù)利用率。你已經(jīng)知道Python提供了許多內(nèi)建函數(shù)，比如print()。但你也可以自己創(chuàng)建函數(shù)，這被叫做用戶自定義函數(shù)。

定義一個(gè)函數(shù)

你可以定義一個(gè)由自己想要功能的函數(shù)，以下是簡(jiǎn)單的規(guī)則：

函數(shù)代碼塊以 def 關(guān)鍵詞開頭，后接函數(shù)標(biāo)識(shí)符名稱和圓括號(hào) ()。

任何傳入?yún)?shù)和自變量必須放在圓括號(hào)中間，圓括號(hào)之間可以用于定義參數(shù)。

函數(shù)的第一行語句可以選擇性地使用文檔字符串—用于存放函數(shù)說明。

函數(shù)內(nèi)容以冒號(hào) : 起始，并且縮進(jìn)。

return [表達(dá)式] 結(jié)束函數(shù)，選擇性地返回一個(gè)值給調(diào)用方，不帶表達(dá)式的 return 相當(dāng)于返回 None。

語法

Python 定義函數(shù)使用 def 關(guān)鍵字，一般格式如下：

def 函數(shù)名（參數(shù)列表）: 函數(shù)體

默認(rèn)情況下，參數(shù)值和參數(shù)名稱是按函數(shù)聲明中定義的順序匹配起來的。

實(shí)例讓我們使用函數(shù)來輸出"Hello World！"：

#!/usr/bin/python3

def hello() :
    print("Hello World!")

hello()

更復(fù)雜點(diǎn)的應(yīng)用，函數(shù)中帶上參數(shù)變量:

#!/usr/bin/python3
 
def max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b
 
a = 4
b = 5
print(max(a, b))

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

5

#!/usr/bin/python3
 
# 計(jì)算面積函數(shù)
def area(width, height):
    return width * height
 
def print_welcome(name):
    print("Welcome", name)
 
print_welcome("Caiyuan")
w = 4
h = 5
print("width =", w, " height =", h, " area =", area(w, h))

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

Welcome Caiyuan width = 4  height = 5  area = 20

函數(shù)調(diào)用

定義一個(gè)函數(shù)：給了函數(shù)一個(gè)名稱，指定了函數(shù)里包含的參數(shù)，和代碼塊結(jié)構(gòu)。

這個(gè)函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)完成以后，你可以通過另一個(gè)函數(shù)調(diào)用執(zhí)行，也可以直接從 Python 命令提示符執(zhí)行。

如下實(shí)例調(diào)用了 printme() 函數(shù)：

#!/usr/bin/python3
 
# 定義函數(shù)
def printme( str ):
   # 打印任何傳入的字符串
   print (str)
   return
 
# 調(diào)用函數(shù)
printme("我要調(diào)用用戶自定義函數(shù)!")
printme("再次調(diào)用同一函數(shù)")

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

我要調(diào)用用戶自定義函數(shù)! 再次調(diào)用同一函數(shù)

參數(shù)傳遞

在 python 中，類型屬于對(duì)象，對(duì)象有不同類型的區(qū)分，變量是沒有類型的：

a=[1,2,3]

a="Caiyuan"

以上代碼中，[1,2,3] 是 List 類型，"Caiyuan" 是 String 類型，而變量 a 是沒有類型，她僅僅是一個(gè)對(duì)象的引用（一個(gè)指針），可以是指向 List 類型對(duì)象，也可以是指向 String 類型對(duì)象。

可更改(mutable)與不可更改(immutable)對(duì)象

在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的對(duì)象，而 list,dict 等則是可以修改的對(duì)象。

不可變類型：變量賦值 a=5 后再賦值 a=10，這里實(shí)際是新生成一個(gè) int 值對(duì)象 10，再讓 a 指向它，而 5 被丟棄，不是改變 a 的值，相當(dāng)于新生成了 a。

可變類型：變量賦值 la=[1,2,3,4] 后再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個(gè)元素值更改，本身la沒有動(dòng)，只是其內(nèi)部的一部分值被修改了。

python 函數(shù)的參數(shù)傳遞：

不可變類型：類似 C++ 的值傳遞，如整數(shù)、字符串、元組。如 fun(a)，傳遞的只是 a 的值，沒有影響 a 對(duì)象本身。如果在 fun(a) 內(nèi)部修改 a 的值，則是新生成一個(gè) a 的對(duì)象。

可變類型：類似 C++ 的引用傳遞，如 列表，字典。如 fun(la)，則是將 la 真正的傳過去，修改后 fun 外部的 la 也會(huì)受影響

python 中一切都是對(duì)象，嚴(yán)格意義我們不能說值傳遞還是引用傳遞，我們應(yīng)該說傳不可變對(duì)象和傳可變對(duì)象。

python 傳不可變對(duì)象實(shí)例

通過 id() 函數(shù)來查看內(nèi)存地址變化：

def change(a):
    print(id(a))   # 指向的是同一個(gè)對(duì)象
    a=10
    print(id(a))   # 一個(gè)新對(duì)象
 
a=1
print(id(a))
change(a)

以上實(shí)例輸出結(jié)果為：

4379369136 4379369136 4379369424

可以看見在調(diào)用函數(shù)前后，形參和實(shí)參指向的是同一個(gè)對(duì)象（對(duì)象 id 相同），在函數(shù)內(nèi)部修改形參后，形參指向的是不同的 id。

傳可變對(duì)象實(shí)例

可變對(duì)象在函數(shù)里修改了參數(shù)，那么在調(diào)用這個(gè)函數(shù)的函數(shù)里，原始的參數(shù)也被改變了。例如：

#!/usr/bin/python3

# 可寫函數(shù)說明
def changeme( mylist ):
   "修改傳入的列表"
   mylist.append([1,2,3,4])
   print ("函數(shù)內(nèi)取值: ", mylist)
   return
 
# 調(diào)用changeme函數(shù)
mylist = [10,20,30]
changeme( mylist )
print ("函數(shù)外取值: ", mylist)

傳入函數(shù)的和在末尾添加新內(nèi)容的對(duì)象用的是同一個(gè)引用。故輸出結(jié)果如下：

函數(shù)內(nèi)取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]] 函數(shù)外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

參數(shù)

以下是調(diào)用函數(shù)時(shí)可使用的正式參數(shù)類型：

必需參數(shù)

關(guān)鍵字參數(shù)

默認(rèn)參數(shù)

不定長(zhǎng)參數(shù)

必需參數(shù)

必需參數(shù)須以正確的順序傳入函數(shù)。調(diào)用時(shí)的數(shù)量必須和聲明時(shí)的一樣。

調(diào)用 printme() 函數(shù)，你必須傳入一個(gè)參數(shù)，不然會(huì)出現(xiàn)語法錯(cuò)誤：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數(shù)說明
def printme( str ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print (str)
   return
 
# 調(diào)用 printme 函數(shù)，不加參數(shù)會(huì)報(bào)錯(cuò)
printme()

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

Traceback (most recent call last): File "test.py", line 10, inprintme() TypeError: printme() missing 1 required positional argument: 'str'

關(guān)鍵字參數(shù)

關(guān)鍵字參數(shù)和函數(shù)調(diào)用關(guān)系緊密，函數(shù)調(diào)用使用關(guān)鍵字參數(shù)來確定傳入的參數(shù)值。

使用關(guān)鍵字參數(shù)允許函數(shù)調(diào)用時(shí)參數(shù)的順序與聲明時(shí)不一致，因?yàn)?Python 解釋器能夠用參數(shù)名匹配參數(shù)值。

以下實(shí)例在函數(shù) printme() 調(diào)用時(shí)使用參數(shù)名：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數(shù)說明
def printme( str ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print (str)
   return
 
#調(diào)用printme函數(shù)
printme( str = "三只小菜猿")

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

三只小菜猿

以下實(shí)例中演示了函數(shù)參數(shù)的使用不需要使用指定順序：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數(shù)說明
def printinfo( name, age ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年齡: ", age)
   return
 
#調(diào)用printinfo函數(shù)
printinfo( age=50, name="caiyuan" )

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

名字:  caiyuan 年齡:  50

默認(rèn)參數(shù)

調(diào)用函數(shù)時(shí)，如果沒有傳遞參數(shù)，則會(huì)使用默認(rèn)參數(shù)。以下實(shí)例中如果沒有傳入 age 參數(shù)，則使用默認(rèn)值：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數(shù)說明
def printinfo( name, age = 35 ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年齡: ", age)
   return
 
#調(diào)用printinfo函數(shù)
printinfo( age=50, name="caiyuan" )
print ("------------------------")
printinfo( name="caiyuan" )

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

名字:  caiyuan 年齡:  50

名字:  caiyuan 年齡:  35

不定長(zhǎng)參數(shù)

你可能需要一個(gè)函數(shù)能處理比當(dāng)初聲明時(shí)更多的參數(shù)。這些參數(shù)叫做不定長(zhǎng)參數(shù)，和上述 2 種參數(shù)不同，聲明時(shí)不會(huì)命名。基本語法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ): "函數(shù)_文檔字符串" function_suite

加了星號(hào) * 的參數(shù)會(huì)以元組(tuple)的形式導(dǎo)入，存放所有未命名的變量參數(shù)。

#!/usr/bin/python3
  
# 可寫函數(shù)說明
def printinfo( arg1, *vartuple ):
   "打印任何傳入的參數(shù)"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)
   print (vartuple)
 
# 調(diào)用printinfo 函數(shù)
printinfo( 70, 60, 50 )

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

輸出: 70 (60, 50)

如果在函數(shù)調(diào)用時(shí)沒有指定參數(shù)，它就是一個(gè)空元組。我們也可以不向函數(shù)傳遞未命名的變量。如下實(shí)例：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫函數(shù)說明
def printinfo( arg1, *vartuple ):
   "打印任何傳入的參數(shù)"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)
   for var in vartuple:
      print (var)
   return
 
# 調(diào)用printinfo 函數(shù)
printinfo( 10 )
printinfo( 70, 60, 50 )

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

輸出: 10 輸出: 70 60 50

還有一種就是參數(shù)帶兩個(gè)星號(hào) **基本語法如下：

def functionname([formal_args,] **var_args_dict ): "函數(shù)_文檔字符串" function_suite return [expression]

加了兩個(gè)星號(hào) ** 的參數(shù)會(huì)以字典的形式導(dǎo)入。

#!/usr/bin/python3
  
# 可寫函數(shù)說明
def printinfo( arg1, **vardict ):
   "打印任何傳入的參數(shù)"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)
   print (vardict)
 
# 調(diào)用printinfo 函數(shù)
printinfo(1, a=2,b=3)

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

輸出: 1 {'a': 2, 'b': 3}

聲明函數(shù)時(shí)，參數(shù)中星號(hào) * 可以單獨(dú)出現(xiàn)，例如:

def f(a,b,*,c): return a+b+c

如果單獨(dú)出現(xiàn)星號(hào) *，則星號(hào) * 后的參數(shù)必須用關(guān)鍵字傳入：

>>> def f(a,b,*,c):
...     return a+b+c
... 
>>> f(1,2,3)   # 報(bào)錯(cuò)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: f() takes 2 positional arguments but 3 were given
>>> f(1,2,c=3) # 正常
6
>>>

匿名函數(shù)

Python 使用 lambda 來創(chuàng)建匿名函數(shù)。

所謂匿名，意即不再使用 def 語句這樣標(biāo)準(zhǔn)的形式定義一個(gè)函數(shù)。

lambda 只是一個(gè)表達(dá)式，函數(shù)體比 def 簡(jiǎn)單很多。 lambda 的主體是一個(gè)表達(dá)式，而不是一個(gè)代碼塊。僅僅能在 lambda 表達(dá)式中封裝有限的邏輯進(jìn)去。 lambda 函數(shù)擁有自己的命名空間，且不能訪問自己參數(shù)列表之外或全局命名空間里的參數(shù)。 雖然 lambda 函數(shù)看起來只能寫一行，卻不等同于 C 或 C++ 的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，后者的目的是調(diào)用小函數(shù)時(shí)不占用棧內(nèi)存從而增加運(yùn)行效率。

語法

lambda 函數(shù)的語法只包含一個(gè)語句，如下：

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

設(shè)置參數(shù) a 加上 10:

x = lambda a : a + 10
print(x(5))

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

15

以下實(shí)例匿名函數(shù)設(shè)置兩個(gè)參數(shù)：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫函數(shù)說明
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
 
# 調(diào)用sum函數(shù)
print ("相加后的值為 : ", sum( 10, 20 ))
print ("相加后的值為 : ", sum( 20, 20 ))

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

相加后的值為 :  30 相加后的值為 :  40

我們可以將匿名函數(shù)封裝在一個(gè)函數(shù)內(nèi)，這樣可以使用同樣的代碼來創(chuàng)建多個(gè)匿名函數(shù)。

以下實(shí)例將匿名函數(shù)封裝在 myfunc 函數(shù)中，通過傳入不同的參數(shù)來創(chuàng)建不同的匿名函數(shù)：

def myfunc(n):
  return lambda a : a * n
 
mydoubler = myfunc(2)
mytripler = myfunc(3)
 
print(mydoubler(11))
print(mytripler(11))

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

22 33

return 語句

return [表達(dá)式] 語句用于退出函數(shù)，選擇性地向調(diào)用方返回一個(gè)表達(dá)式。不帶參數(shù)值的 return 語句返回 None。之前的例子都沒有示范如何返回?cái)?shù)值，以下實(shí)例演示了 return 語句的用法：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫函數(shù)說明
def sum( arg1, arg2 ):
   # 返回2個(gè)參數(shù)的和."
   total = arg1 + arg2
   print ("函數(shù)內(nèi) : ", total)
   return total
 
# 調(diào)用sum函數(shù)
total = sum( 10, 20 )
print ("函數(shù)外 : ", total)

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

函數(shù)內(nèi) :  30 函數(shù)外 :  30

強(qiáng)制位置參數(shù)

Python3.8 新增了一個(gè)函數(shù)形參語法 / 用來指明函數(shù)形參必須使用指定位置參數(shù)，不能使用關(guān)鍵字參數(shù)的形式。

在以下的例子中，形參 a 和 b 必須使用指定位置參數(shù)，c 或 d 可以是位置形參或關(guān)鍵字形參，而 e 和 f 要求為關(guān)鍵字形參:

def f(a, b, /, c, d, *, e, f): print(a, b, c, d, e, f)

以下使用方法是正確的:

f(10, 20, 30, d=40, e=50, f=60)

以下使用方法會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤:

f(10, b=20, c=30, d=40, e=50, f=60)   # b 不能使用關(guān)鍵字參數(shù)的形式 f(10, 20, 30, 40, 50, f=60)           # e 必須使用關(guān)鍵字參數(shù)的形式