Python：函數基礎

来源:https://www.cnblogs.com/Rohn/archive/2020/07/20/13347859.html
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函數的本質就是**一段有特定功能、可以重覆使用的代碼**，這段代碼已經被提前編寫好了，並且為其起一個好聽的名字。在後續編寫程式過程中，如果需要同樣的功能，直接通過起好的名字就可以調用這段代碼。 ...


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目錄

函數基礎

除了可以直接使用的內置函數外，Python還支持自定義函數，即將一段有規律的、可重覆使用的代碼定義成函數，從而達到一次編寫、多次調用的目的。

函數的本質就是一段有特定功能、可以重覆使用的代碼，這段代碼已經被提前編寫好了，並且為其起一個好聽的名字。在後續編寫程式過程中，如果需要同樣的功能，直接通過起好的名字就可以調用這段代碼。

函數的作用

  • 結構化編程對代碼的最基本的封裝，一般按照功能組織一段代碼；
  • 封裝的目的為了復用，減少冗餘代碼；
  • 代碼更加簡潔美觀、可讀易懂

函數的定義

Python函數：能完成一定的功能，由若幹語句組成的語句塊、函數名稱、參數列表構成，它是組織代碼的最小單元。

語法格式

def 函數名(參數1,參數2,參數3,...):
    '''註釋'''
    函數體
    return 返回的值

需要註意的地方：

  • 函數名後面必須加冒號；
  • 函數名即標識符，命名規範：小寫字母，多個單詞用_間隔；
  • 如果函數體和def不在同一行，必須縮進，約定4個空格；
  • 若沒有return，則隱式返回一個None值；
  • 如果函數體body語句只有一行，或者可以簡寫為一行，則可以寫在def的同行。例如：
def myfunc(x,y,z): print(x+y+z)

函數的調用

如何調用

函數聲明好之後，就可以執行函數，執行函數也稱為調用函數，方式為func_name(args)，例如：

myfunc(1,2,3)

調用規則

函數的使用，必須遵循原則：先定義，後調用。

若在前面調用了，後面再定義，是否會報錯呢？

測試一：

def bar():
    print('from bar')

def foo():
    print('from foo')
    bar()
foo() # 正常

測試二：

def foo():
    print('from foo')
    bar()
    
def bar():
    print('from bar')
foo() # 也正常

測試三：

def foo():
    print('from foo')
    bar()

foo()    
    
def bar():
    print('from bar')
# 報錯
NameError: name 'bar' is not defined

函數的返回值

函數返回值：

  • 沒有返回值：預設返回None
  • 返回一個值：函數結束了且返回一個值
  • 返回多個值：多個值之間用逗號隔開，接收的時候可以用一個變數接收(返回元組)，也可以用等量的多個變數接收

什麼時候需要有返回值？

調用函數，經過一系列的操作，最後要拿到一個明確的結果，則必須要有返回值。

通常有參函數需要有返回值，輸入參數，經過計算，得到一個最終的結果。

什麼時候不需要有返回值？

調用函數，僅僅只是執行一系列的操作，最後不需要得到什麼結果，則無需有返回值。

通常無參函數不需要有返回值。

多個返回值

Python的函數支持返回多個值。返回多個值時，預設以tuple的方式返回。例如，下麵兩個函數的定義是完全等價的。

def f():
    return 1,2

def f():
    return (1,2)

丟棄返回值

# 不進行任何賦值，將丟棄所有返回值
f()

# 可以通過索引取得某個或某幾個返回值
a = f()[0]
b = f()[1]

# 使用雙下劃線__或更多下劃線___________
# 丟棄第二個返回值
a, __ = f()

函數調用時的*和**

除了在def定義函數時，參數中可以使用*或**收集參數，在函數調用的時候也可以使用*或**分別解包元組(列表或其它對象)、字典。一定要註意區分函數定義和函數調用時的*、**，它們的用法是不通用的。

例如，解包元組：

def f(a,b,c,d):
    print(a)
    print(b)
    print(c)
    print(d)

T=(1,2,3,4)
f(*T)

*除了可以解包元組，還可以解包其它可迭代對象，例如列表。甚至是字典也能解包，只不過*解包的字典得到的是key組成的參數列表，和value無關：

D=dict(a=11,b=22,c=33,d=44)
f(*D)

# 輸出：
a
b
c
d

而**解包的字典則是key=value組成的參數列表。以下是函數調用時使用**進行解包，字典D中的key名稱必須和def中定義的參數名稱相同：

def f(a,b,c,d):
    print(a)
    print(b)
    print(c)
    print(d)

D=dict(a=11,b=22,c=33,d=44)
f(**D)

# 輸出：
11
22
33
44

在函數調用時，可以混合位置參數、關鍵字參數、*解包參數、**解包參數。用法非常的靈活：

def f(a,b,c,d):
    print(a)
    print(b)
    print(c)
    print(d)

f(*(1,2),**{'d':4,'c':3})

f(1,*(2,3),**{'d':4})

f(1,c=3,*(2,),**{'d':4})

f(1,*(2,3),d=4)

f(1,*(2,),c=3,**{'d':4})

# 結果如下
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4

上面調用函數時的效果都等同於f(1,2,3,4)。

函數的參數

函數的參數其實也是變數，只不過這些變數是獨屬於函數的本地變數，函數外部無法訪問。在函數調用的時候，會將給定的值傳遞給函數的參數，這實際上是變數賦值的過程。例如：

def myfunc(x,y,z):
    print(x,y,z)

myfunc(1,2,3)

形參和實參

形參即變數名，實參即變數值，函數調用時，將值綁定到變數名上，函數調用結束，解除綁定。

形參：定義函數時，小括弧中的參數，是用來接收參數用的，在函數內部作為變數使用。

實參：調用函數時，小括弧中的參數，是用來把數據傳遞到函數內部用的。

參數的傳遞

參數的傳遞可以分為按指針傳參、按位置傳參、按關鍵字key=value方式傳參。

按指針傳參

Python中變數賦值、參數傳遞都是通過指針拷貝的方式進行的。都只是拷貝了源數據的一個地址，而不會拷貝記憶體中完整的數據對象副本。所以，如果在函數內部修改變數指向的數據對象，會影響函數外部的數據。

例如：

def f(x):
    print(x+3)


a = 4
f(a)

# 輸出結果
7

按位置傳參

如果是多個參數，則按從左到右的順序進行參數變數的賦值：

def f(x, y, z):
    print(x)
    print(y)
    print(z)


f(2, 3, 4)

# 輸出結果
2
3
4

調用f(2,3,4)的時候，會按照從左向右的位置方式對本地變數x、y、z賦值：x=2,y=3,z=4。

按關鍵字key=value方式傳參

Python還支持key=value的方式設置函數調用時的參數，使用key=value的方式賦值時，順序不重要。這種函數調用時的傳值方式稱為關鍵字傳值。

例如：

def f(x, y, z):
    print(x)
    print(y)
    print(z)


f(x=3, y="haha", z=4)

# 輸出
3
haha
4

也可以打亂順序，輸出結果不變：

f(x=3, z=4, y="haha")

還可以將key=value和位置傳參的方式進行混合：

f(3, "haha", z=4)

但混合按位置傳參方式的時候，位置參數必須在其它傳參方式的前面，不僅此處結合key=value時如此，後文中位置參數結合其它方式傳參也都如此：位置參數必須在最前面。例如，下麵的傳參方式是錯的：

f(z=4, 3, "haha")

參數預設值

在def或lambda聲明函數的時候，可以通過var=default的方式指定參數的預設值。

例如：

def f(x=3):
    print(x)


f(4)
f("haha")
f()

# 輸出結果
4
haha
3

上面的f(4)和f("haha")都對函數f()的本地變數x進行了賦值。但是最後一個調用語句f()未賦值，而是使用參數的預設值3。

設置參數預設值時，如果函數有多個參數，則帶預設值參數後面必須放在最後面。例如：

# 正確
def f(x, y, z=4)
def f(x, y=1, z=4)

# 錯誤
def f(x, y=4, z)

只要為參數設置了預設值，那麼調用函數的時候，這個參數就是可選的，可有可無的，如果沒有，則採用預設值。

def f(x, y=2, z=4):
    print(x)
    print(y)
    print(z)


# 不採用任何預設值
f(2, 3, 4)

# 採用z的預設值
f(2, 3)

# 採用y的預設值
# 此時z必須按key=value的方式傳值
f(2, z=5)

# y、z都採用預設值
f(2)

# 輸出結果
2
3
4
2
3
4
2
2
5
2
2
4

位置可變參數*

對於任意長度的參數，可以在def聲明的函數中使用*將各位置參數收集到一個元組中。

def f(*args):
    print(args)


f(1, 2, 3, 4)

# 結果輸出：(1, 2, 3, 4)

上面調用f(1, 2, 3, 4)的時候，將所有參數都收集到了一個名為args的元組中。

既然是元組，就可以對參數進行迭代遍歷：

def f(*args):
    for arg in args:
        print(arg)

f(1,2,3,4)

# 輸出結果
1
2
3
4

必須註意，*是按位置收集參數的。

def f(x, y, *args):
    print(x)
    print(y)
    for arg in args:
        print(arg)


f(1, 2, 3, 4)

按照從左向右的傳參規則，首先將1賦值給x，將2賦值給y，然後將剩餘所有的位置參數收集到args元組中，所以args=(3,4)。

如果*後面還有參數，則調用函數的時候，後面的參數必須使用key=value的方式傳遞，否則會收集到元組中，從而導致參數缺少的問題：

def f(x, *args, y):
    print(x)
    print(y)
    for arg in args:
        print(arg)


# 正確
f(1, 3, 4, y=2)

# 錯誤
f(1, 2, 3, 4)

上面調用f(1, 3, 4, y=2)的時候，會按照位置參數對x賦值為1，然後將所有位置參數收集到元組args中，因為y=2是非位置參數傳值方式，所以args=(3, 4)。

如果為上面的y設置預設值：

def f(x, *args, y=2)

那麼f(1, 2, 3, 4)會將(2, 3, 4)都收集到元組args中，然後y採用預設值2。

關鍵字可變參數**

除了可以使用*將位置參數收集到元組中，還可以使用**將key=value格式的參數收集到字典中。

例如：

def f(x, **args):
    print(x)
    print(args)


f(1, a=11, b=22, c=33, d=44)

既然是將參數收集到字典中，就可以使用字典類的工具操作這個字典。例如，遍歷字典。

在**的後面不能出現任何其它類型的參數。例如，下麵的都是錯誤的def定義方式：

def f(x, **args, y)
def f(x, **args, y=3)
def f(x, **args, *t)

只能將位置參數或者*的收集放在**的前面。

def f(x, y, **args)
def f(x, *args1, **args2)

keyword-only參數形式

keyword-only的參數傳值方式表示def中如果使用了*，那麼在調用函數時，它後面的參數必須只能使用關鍵字傳值。其實在前面的內容中已經出現過幾次與之相關的說明。

另外註意，*才是keyword-only開關，**不是，雖然**也有自己的一些語法限制：任意類型的參數定義都必須在**之前，包括keyword-only類型的參數。例如：

def f(a, *b, c):
    print(a, b, c)

按照keyword-only的規則，被*b收集的位置參數不包括c，這個c必須只能使用關鍵字的方式傳值，否則就被當作位置參數被收集到元組b中。

# 正確
f(1, 2, 3, c=4)

# 錯誤
f(1, 2, 3, 4)

# 錯誤
f(1, c=4, 2, 3)

其中最後一個錯誤和如何def的定義無關，而是函數調用時的語法錯誤，前面已經解釋過：位置參數必須放在最前面。

還可以直接使用*而非*args的方式，這表示不收集任何參數，但卻要求它後面的參數必須按照關鍵字傳值的方式。

def f(a, *, b, c):
    print(a, b, c)

以下是正確和錯誤的調用方式示例：

# 正確
f(1, b=2, c=3)
f(1, c=3, b=2)
f(b=2, c=3, a=1)

# 錯誤
f(1, 2, 3)
f(1, 2, c=3)
f(1, b=2, 3)

不過，keyword-only後面的參數可以使用參數預設值。

def f(a, *, b, c=3)

那麼c是可選的，但如果給定，則必須按關鍵字方式傳值。


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