Python—函數進階

来源:https://www.cnblogs.com/Golanguage/archive/2020/02/15/12314434.html
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楔子 假如有一個函數，實現返回兩個數中的較大值： def my_max(x,y): m = x if x>y else y return mbigger = my_max(10,20)print(bigger) 之前是不是我告訴你們要把結果return回來你們就照做了？可是你們有沒有想過，我們為什麼 ...


楔子

假如有一個函數，實現返回兩個數中的較大值：

def my_max(x,y):
    m = x if x>y else y
    return m
bigger = my_max(10,20)
print(bigger)

之前是不是我告訴你們要把結果return回來你們就照做了？可是你們有沒有想過，我們為什麼要把結果返回？如果我們不返回m，直接在程式中列印，行不行？

來看結果：

>>> def my_max(x,y):
...     m = x if x>y else y
... 
>>> my_max(10,20)
>>> print(m)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'm' is not defined

報錯了！錯誤是“name 'm' is not defined”。變數m沒有被定義。。。為啥？我明明定義了呀！

在這裡我們首先回憶一下python代碼運行的時候遇到函數是怎麼做的。

從python解釋器開始執行之後，就在記憶體中開闢了一個空間

每當遇到一個變數的時候，就把變數名和值之間的對應關係記錄下來。

但是當遇到函數定義的時候解釋器只是象徵性的將函數名讀入記憶體，表示知道這個函數的存在了，至於函數內部的變數和邏輯解釋器根本不關心。

等執行到函數調用的時候，python解釋器會再開闢一塊記憶體來存儲這個函數里的內容，這個時候，才關註函數裡面有哪些變數，而函數中的變數會存儲在新開闢出來的記憶體中。函數中的變數只能在函數的內部使用，並且會隨著函數執行完畢，這塊記憶體中的所有內容也會被清空。

我們給這個“存放名字與值的關係”的空間起了一個名字——叫做命名空間

代碼在運行伊始，創建的存儲“變數名與值的關係”的空間叫做全局命名空間，在函數的運行中開闢的臨時的空間叫做局部命名空間

命名空間和作用域

命名空間

命名空間的本質：存放名字與值的綁定關係

>>> import this
The Zen of Python, by Tim Peters

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

在python之禪中提到過：命名空間是一種絕妙的理念，讓我們盡情的使用發揮吧！

命名空間一共分為三種：

　　全局命名空間

　　局部命名空間

　　內置命名空間

*內置命名空間中存放了python解釋器為我們提供的名字：input,print,str,list,tuple...它們都是我們熟悉的，拿過來就可以用的方法。

三種命名空間之間的載入與取值順序：

載入順序：內置命名空間(程式運行前載入)->全局命名空間(程式運行中：從上到下載入)->局部命名空間(程式運行中：調用時才載入)

命名空間的取值：

　　在局部調用：局部命名空間->全局命名空間->內置命名空間

x = 1
def f(x):
    print(x)

print(10)

　　在全局調用：全局命名空間->內置命名空間

x = 1
def f(x):
    print(x)

f(10)
print(x)



# 在全局引用max
print(max)

作用域

作用域就是作用範圍，按照生效範圍可以分為全局作用域和局部作用域。

全局作用域：包含內置名稱空間、全局名稱空間，在整個文件的任意位置都能被引用、全局有效

局部作用域：局部名稱空間，只能在局部範圍內生效

globals和locals方法

# 在全局調用

print(globals())
print(locals())


# 在局部調用
def func():
    a = 12
    b = 20
    print(locals())
    print(globals())

func()

global關鍵字

a = 10
def func():
    global a
    a = 20

print(a)
func()
print(a)

函數的嵌套和作用域鏈

函數的嵌套調用

def max2(x,y):
    m  = x if x>y else y
    return m

def max4(a,b,c,d):
    res1 = max2(a,b)
    res2 = max2(res1,c)
    res3 = max2(res2,d)
    return res3

# max4(23,-7,31,11)

函數的嵌套定義

def f1():
    print("in f1")
    def f2():
        print("in f2")

    f2()
f1()
def f1():
    def f2():
        def f3():
            print("in f3")
        print("in f2")
        f3()
    print("in f1")
    f2()
f1()

函數的作用域鏈

def f1():
    a = 1
    def f2():
        print(a)
    f2()

f1()
def f1():
    a = 1
    def f2():
        def f3():
            print(a)
        f3()
    f2()

f1()
def f1():
    a = 1
    def f2():
        a = 2
    f2()
    print('a in f1 : ',a)

f1()

nonlocal關鍵字

# 1.外部必須有這個變數
# 2.在內部函數聲明nonlocal變數之前不能再出現同名變數
# 3.內部修改這個變數如果想在外部有這個變數的第一層函數中生效
def f1(): 
    a = 1
    def f2():
        nonlocal a
        a = 2
    f2()
    print('a in f1 : ',a)

f1()

函數名的本質

函數名本質上就是函數的記憶體地址

1.可以被引用

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

f = func
print(f)

2.可以被當作容器類型的元素

def f1():
    print('f1')

def f2():
    print('f2')

def f3():
    print('f3')

l = [f1,f2,f3]
d = {'f1':f1,'f2':f2,'f3':f3}
#調用
l[0]()
d['f2']()

3.可以當作函數的參數和返回值

*不明白？那就記住一句話，就當普通變數用

第一類對象（first-class object）指
1.可在運行期創建
2.可用作函數參數或返回值
3.可存入變數的實體。

閉包

def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)

閉包函數

內部函數包含對外部作用域而非全劇作用功能變數名稱字的引用，該內部函數稱為閉包函數
#函數內部定義的函數稱為內部函數

 

由於有了作用域的關係，我們就不能拿到函數內部的變數和函數了。如果我們就是想拿怎麼辦呢？返回呀！

我們都知道函數內的變數我們要想在函數外部用，可以直接返回這個變數，那麼如果我們想在函數外部調用函數內部的函數呢？

是不是直接就把這個函數的名字返回就好了？

這才是閉包函數最常用的用法

def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    return inner

f = func()
f()

判斷閉包函數的方法__closure__

#輸出的__closure__有cell元素 ：是閉包函數
def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f = func()
f()

#輸出的__closure__為None ：不是閉包函數
name = 'egon'
def func2():
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f2 = func2()
f2()
# 閉包嵌套
def wrapper():
    money = 1000
    def func():
        name = 'eva'
        def inner():
            print(name,money)
        return inner
    return func

f = wrapper()
i = f()
i()
# 閉包獲取網路應用
from urllib.request import urlopen

def index():
    url = "http://www.xiaohua100.cn/index.html"
    def get():
        return urlopen(url).read()
    return get

xiaohua = index()
content = xiaohua()
print(content)

本章小結

命名空間：

　　一共有三種命名空間從大範圍到小範圍的順序：內置命名空間、全局命名空間、局部命名空間

作用域（包括函數的作用域鏈）：

小範圍的可以用大範圍的
但是大範圍的不能用小範圍的
範圍從大到小（圖）

在小範圍內，如果要用一個變數，是當前這個小範圍有的，就用自己的
如果在小範圍內沒有，就用上一級的，上一級沒有就用上上一級的，以此類推。
如果都沒有，報錯

函數的嵌套：

　　嵌套調用

　　嵌套定義：定義在內部的函數無法直接在全局被調用

函數名的本質：

　　就是一個變數，保存了函數所在的記憶體地址

閉包：

　　內部函數包含對外部作用域而非全劇作用功能變數名稱字的引用，該內部函數稱為閉包函數


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