Class - 8 函数

函数书带名字的代码块，用于完成具体工作。执行函数定义的特定任务，可调用函数。需要在程序中多次执行统一任务时，只需调用执行该任务函数。

8.1 定义函数

def greet_user():
    """显示简单的问候语"""
    print("Hello!")
    
greet_user()
输出：
Hello!

示例演示最简单的函数结构，关键字def来告诉python定义一个函数。函数定义：向python指出函数名，还可能在括号内指出函数为完成其任务需要什么样信息。此处函数名为greet_user(),它不需要任何信息就能完成工作，因此括号是空的（即便如此，括号也必不可少）。最后，定义以冒号结尾。

紧跟在def greet_user()：后面的所以缩进构成函数体。"""显示简单的问候语"""的代码称为文档字符串（docstring）的注释，描述函数作用。文档字符串用三引号括起，python使用它们来生成有关程序中函数文档。

代码print("Hello!")是函数体内的唯一一行代码，greet_user()只做一件事：打印hello！。

要使用这个函数，可调用它。函数调用让python执行函数代码。要调用函数，可依次指定函数名以及用括号括起必要信息greet_user()。由于这个函数不需要任何信息，因此调用它只需要输入greet_user().

8.1.1 向函数传递信息

只需稍作修改，就可以让函数greet_user()不仅向用户显示Hello！，还将用户的名字用作抬头。为此，可在函数定义def greet_user()的括号内添加username。通过在这里添加username，就可让函数接收你给的username指定的任何值。现将这个函数要求你调用它时给username指定一个值。调用greet_user()时，可将一个名字传递给它。

def greet_user(username):
    """显示简单的问候语"""
    print("Hello, "+ username.title() + "!")
    
greet_user('jesse')
输出：
Hello, Jesse!

代码greet_user('jesse')调用函数greet_user(),并向它提供执行print语句所需的信息。这个函数接受你传递给它的名字，并向它问候。

可根据需要调用函数greet_user()任意次

8.1.2 实参和形参

前面定义函数greet_user ()时，要求给变量username指定一个值。调用这个函数并提供这种信息（人名）时，它输出相应的问候语。

在函数greet_user()的定义中，变量username是一个形参——函数完成其工作所需的一项信息。在代码greet_user(‘Jesse’)中，值‘Jesse’是一个实参。实参是调用函数时传递给函数的信息。我们调用函数时，将要让函数使用的信息放在括号内，在greet_user('Jesse')中，将实参‘Jesse’传递给函数greet_user(),这个值呗存储在形参username中。

8.2传递实参

 鉴于函数定义中可能含有多个形参，因此函数调用中也可能包含多个实参。向函数传递实参的方式很多，可使用位置实参，这个要求实参的顺序与形参的顺序相同；也可使用关键字实参，其中每个实参都由变量名和值组成；还可使用列表和字典。

8.2.1 位置实参

你调用函数时，python必须将函数调用中的每个实参都关联到函数定义中的一个形参。为此，最简单的关联方式是基于实参的顺序。这种关联方式被称为位置实参。例：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物信息"""
    print("\nI have a "+ animal_type +".")
    print("My "+ animal_type + "'s name is "+pet_name.title() +".")
describe_pet('hamster','harry')
输出：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

这个函数定义表明，它需要一种动物类型和一个名字。调用describe_pet()时，需要按照顺序提供一种动物类型和一个名字。例，在前面的函数调用中，实参hamster‘存储在形参'animal_type'中。在函数体内，使用这两个形参来显示宠物的信息。

1.调用函数多次

可根据需要调用函数任意次数。要再描述一个宠物，只需要调用describe_pet()即可，例：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物信息"""
    print("\nI have a "+ animal_type +".")
    print("My "+ animal_type + "'s name is "+pet_name.title() +".")
describe_pet('hamster','harry')
describe_pet('dog', 'willie')
输出：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

I have a dog.
My dog's name is Willie.

第二次调用describe_pet()函数时，向它传递实参‘dog’和‘Willie’。与第一次调用一样，python将实参‘dog’关联到形参‘animal_type，并将实参‘Willie’关联到形参pet_name。与前面一样，这个函数完成其任务，但输出的是一条Willie的小狗信息。

在函数中，可根据需要使用任意数量的位置实参，python将按顺序将调用中的实参关联到函数定义中相应的形参。

2.位置实参顺序很重要。

 使用位置实参来调用函数时，如果实参顺序不对，结果会不一样。例：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a "+animal_type + "." )
    print("My "+ animal_type + "'s name is "+pet_name.title() + "." )
describe_pet('harry','hamster')
输出：
I have a harry.
My harry's name is Hamster.

在函数调用中，我们先指定名字再指定动物类型。由于实参‘Harry’在前，这个值将存储到形参animal_type中，我们将得到一个错误结果。

为避免结果错误，请先确认函数调用中实参的顺序与函数定义中形参的顺序一致。

8.2.2 关键字实参

关键字实参 时传递给函数名称—值对。直接在实参中将名称和值关联起来了，因此向函数传递实参时不会混淆（不会得到名为Hamster的harry这样的结果）。关键字实参让你无需考虑函数调用中的实参顺序，还清楚的指出函数调用中各个值得用途。例：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物信息"""
    print("\nI have a "+ animal_type +".")
    print("My "+ animal_type + "'s name is "+pet_name.title() +".")
describe_pet(animal_type = 'hamster', pet_name = 'harry')
输出：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

函数describe_pet()还是原来的，但调用这个函数时，我们向python明确指出各个实参对应的形参。看到这个函数调用时，python知道应该讲实参‘hamster’和‘Harry’分别存储在形参animal_type和pet_name中。

关键字实参的顺序无关紧要，因为朋友提供知道各个值该存储到哪个形参中。在使用关键字实参时，必须要准确指定函数定义中形参名。

8.2.3. 默认值

 编写函数时，可给每个形参指定默认值。在调用函数中给形参提供了实参时，python将使用指定的实参值；否则，将使用形参的默认值。因此，给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参。使用默认值可简化函数调用，还可清楚的指出函数的典型用法。例：

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """显示宠物信息"""
    print("\nI have a "+ animal_type +".")
    print("My "+ animal_type + "'s name is "+pet_name.title() +".")
describe_pet(pet_name = 'willie')
输出：
I have a dog.
My dog's name is Willie.

这里修改函数describe_pet()的定义，在其中给形参animal_type指定默认值‘dog’。这样，调用这个函数时，如果没有给animal_type指定值，python将吧这个形参设置为‘dog’。

注意：在这个函数定义中，修改形参的排列顺序。由于animal_type指定默认值，无需通过实参来指定动物类型，因此在函数调用中只包含一个实参——宠物的名字。然而python依然将这个实参视为位置实参，因此如果函数调用中只包含宠物的名字，这个实参将关联到函数定义中的第一个形参。。这个就需要将pet_name放在列表开头原因。

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """显示宠物信息"""
    print("\nI have a "+ animal_type +".")
    print("My "+ animal_type + "'s name is "+pet_name.title() +".")
describe_pet(pet_name = 'willie')
describe_pet(pet_name= 'harry', animal_type = 'hamster')
输出：
I have a dog.
My dog's name is Willie.

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

如果描述的动物不是小狗，可使用类似函数调用。由于显示给animal_type提供实参，因此python将忽略这个形参的默认值。

注意：使用默认值时，在形参列表中必须先列出没有默认值的形参，再列出有默认值的实参。这让python依然能够正确解读位置实参。

8.2.4 等效函数调用

鉴于可混合使用位置实参、关键字实参和默认值，通常有多种等效函数调用方式。例：

def describe_pet(pet_name, animal_type = 'dog')

基于这种定义，在任何情况下都必须给pet_name提供实参；指定该实参时可使用位置方式，也可使用关键字方式。如果要描述的动物不是小狗，还必须在函数调用中给animal_type提供实参；同样，指定该实参时可以使用位置方式，也可以使用关键字方式。

下面对这个函数的所有调用都可行：

#一条名为Willie的小狗
describe_pet('willie')
describe_pet(pet_name = 'willie')
#一只名为Harry的仓鼠
describe_pet('harry', 'hamster')
descrirbe_pet(pet_name = 'harry',animal_type= 'hamster')
describe_pet(animal_type = 'hamster',pet_name = 'harry')

注意：使用哪种调用无关紧要，只要函数调用能生成希望的输出就行。

8.2.5 避免实参错误

提供的实参多于或少于函数完成其工作所需信息时，将出现实参不匹配错误。例如，如果调用函数describe_pet()时没有指定任何实参，python会发现该函数缺少必要信息报错：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物信息"""
    print("\nI have a "+ animal_type + ".")
    print("My "+ animal_type +"'s name is " +pet_name.title() +".")
    
describe_pet()
报错：
Traceback (most recent call last):
  File "Hello_Python.py", line 6, in <module>
    describe_pet()
TypeError: describe_pet() missing 2 required positional arguments: 'animal_type' and 'pet_name'

 在后面describe_pet()指出导致问题的函数调用用，traceback会显示出该函数调用缺少两个实参，并指出相应形参。

8.3 返回值

函数并非直接输出，它还可以处理一些数据，并返回一个或一组值。函数返回的值被称为返回值。在函数中，可使用return语句将值返回到调用函数的代码行。返回值让你能够将程序大部分繁重工作转移到函数中去完成，从而简化主程序。

8.3.1 返回简单值

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回简洁的姓名"""
    full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()
musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
输出：
Jimi Hendrix

 函数get_formatted_name()的定义通过形参接受名和姓。在他们之间加上一个空格，将姓和名合二为一，并将结果存储在变量full_name中。然后，将full_name的值转换为首字母大写格式，并将结果返回到函数调用行。调用返回值函数时，需要提供一个变量，用于存储返回值。

8.3.2 让实参变成可选的

有时候需要让实参变成可选的，这样使用函数的人就只需要在必要时才提供额外信息。可使用默认值来让实参编程可选的。

例，假设我们要扩展函数get_formatted_name(),使其还处理中间名：

def get_formatted_name(first_name, middle_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name +' ' +middle_name +' ' + last_name
    return full_name.title()
musician = get_formatted_name('john','lee','hooker')
print(musician)
输出：
John Lee Hooker

只要同时提供名，中间名和姓，这个函数就能正确地运行。它根据这三部分创建一个字符串，在适当的地方加上空格，并将结果转换为首字母大写格式。

然而，并不是所有人都有中间名，但如果你调用这个函数时只提供了名和姓，它将不能正确的运行。为了让中间名变成可选，可给实参middle_name指定一个默认值——空字符串，并在用户没有提供中间名时不使用这个实参。为让get_formatted_name()在没有提供中间名时依然可行，可给实参middle_name指定一个默认值——空字符串，并将其移到形参的末尾：

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
    """返回整洁的姓名"""
    if middle_name:
        full_name = first_name +' '+ middle_name +' '+ last_name
    else:
        full_name = first_name +' '+ last_name
    return full_name.title()
    
musician = get_formatted_name('john','lee','hooker')
print(musician)

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
输出：
John Hooker Lee
Jimi Hendrix

在以上示例中，姓名是根据三个可能提供的部分创建的。由于都有名和姓，因此在函数定义中首先列出这个两个形参。中间名是可选的，因此在函数定义中最后列出该形参，并将其默认值设置为空字符串。

在函数体中，我们检查是否提供中间名。Python将非空字符串解读为True，因此如果函数调用中提供了中间名，if middle_name将为True。如果提供中间名，就将名，中间名和姓合并为姓名，然后将其修改为首字母大写格式，并返回到函数调用行。在函数调用行，将返回值存储在变量musician中；如果没有提供中间名，middle_name将为空字符串，导致if语句测试未通过，而自行else代码块。

调用这个函数时，如果还要指定中间名，就必须确保它是最后一个实参，这样Python才能正确将位置实参关联到形参。

8.3.3 返回字典

函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较复杂的数据结构。例：

def build_person(first_name, last_name):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {'first':first_name, 'last':last_name}
    return person
musician = build_person('jimi', 'hendrix')
print(musician)
输出：
{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix'}

函数build_person()接受姓和名，并将这些值封装到字典中person={ }。存储first_name的值时，使用的键为‘first’。最后，返回表示人的整个字典。在最后输出这个返回值，此时原来的两项文本信息存储在一个字典中。

如果需要，则可轻松扩展这个函数。例：

def build_person(first_name, last_name, age=''):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {'first':first_name, 'last':last_name}
    if age:
        person['age'] = age
    return person
musician = build_person('jimi', 'hendrix', age = 27)
print(musician)
输出：
{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix', 'age': 27}

在函数定义中，新增一个可选形参age，并将其默认值设置为空字符。如果函数调用中包含这个形参，这个值将存储到字典中。在任何情况下，这个函数都会存储人的姓名，但可以UI器进行修改，存储其他人信息。

8.3.4 结合使用函数和while循环

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()  # return 语句将值返回到调用函数的代码行
#这是个无限循环！
while True:
    print("\nPlease tell me your name：")
    f_name = input("First_name:")
    l_name = input("Last_name:")
    
    formatted_name = get_formatted_name(f_name, l_name)
    print("\nHello, "+ formatted_name + "!")    
输出：

Please tell me your name：
First_name:Mack
Last_name:Yang

Hello, Mack Yang!

在这个示例中，我们使用的是get_formatted_name()的简单版本，不涉及中间名。其中的while循环让用户输入姓名.

但这个循环存在一个问题，没有定义退出条件。如果能让用户尽可能容易的退出，因此每次提示用户输入时，都应提供能退出途径。可使用break语句提供退出循环的简单途径。

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()  # return 语句将值返回到调用函数的代码行
#这是个无限循环！
while True:
    print("\nPlease tell me your name：")
    print("(enter 'q' at any time to quit)")

    f_name = input("First_name:")
    if f_name == 'q':
        break
    l_name = input("Last_name:")
    if l_name== 'q':
        break
    formatted_name = get_formatted_name(f_name, l_name)
    print("\nHello, "+ formatted_name + "!")    
输出：
Please tell me your name：
(enter 'q' at any time to quit)
First_name:Mack
Last_name:

Hello, Mack !

Please tell me your name：
(enter 'q' at any time to quit)
First_name:q

我们添加一条消息来告诉用户如何退出，然后在每次提示用户输入时，都检查他输入的是否是退出值，如果是，就退出循环。现在，这个程序将无限循环，知道用户输入‘q’。

练习：

编写一个名为make_album()的函数，它创建一个描述音乐专辑的字典。这个函数应接受歌手名字和专辑名，并返回一个包含这两项信息的字典。使
用这个函数创建三个表示不同专辑的字典，并打印每个返回值，以核实字典正确地存储了专辑的信息。
    给函数make_album()添加一个可选形参，以便能够存储专辑包含的歌曲数。如果调用这个函数时指定了歌曲数，就将这个值添加到表示专辑的字典中。调
用这个函数，并至少在一次调用中指定专辑包含的歌曲数。

def make_album(singer, album, songs = 0):
    albums = {'singer':singer, 'album': album}
    if songs> 0:
        albums['songs'] = songs
    return albums
favorite_album = make_album("westlife",'face to face',4)
print(favorite_album)
favoirte_album = make_album('Amazing','The location')
print(favoirte_album)
输出：
{'singer': 'westlife', 'album': 'face to face', 'songs': 4}
{'singer': 'Amazing', 'album': 'The location'}

8.4 传递列表

向函数传递列表很有用，这种列表包含的可能是名字、数字或更复杂的对象(如字典)。将列表传递给函数后，函数就能直接访问其内容。

假设有一个用户列表，我们要问候其中的每位用户。下面示例将一个名字列表传递给一个名为greet_user()的函数，这个函数问候列表中的每个人：

def greet_users(names):
    """向列表中的每位用户都发出简单的问候"""
    for name in names:
        msg = "Hello, "+ name.title()+ "!"
        print(msg)
usernames = ['hannah', 'ty', 'margot']
greet_users(usernames)
输出：
Hello, Hannah!
Hello, Ty!
Hello, Margot!

我们将greet_users()定义成一个名字列表，并将其存储在形参names中。这个函数遍历收到的列表，并对其中的每位用户都输出一条问候语。在usernames处，我们定义了一个用户列表——usernames，然后调用greet_users(),并将这个列表传递给它。

8.4.1 在函数中修改列表

将列表传递给函数后，函数就可对其进行修改。在函数中对这个列表所做的任何修改都是永久性的，这让你能够高效处理大量数据。

#首先创建一个列表，其中包含一些要打印的设计
unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

#模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
# 打印每个设计后，都将其移到列表completed_models中
while unprinted_designs:
    current_design = unprinted_designs.pop() #pop()删除列表末尾的元素，并能够接着使用它

#模拟根据设计制作3D打印模型过程
    print("Printing model: "+ current_design)
    completed_models.append(current_design)

#显示打印好的所以模型
print("\nThe following models have been printed:")
for completed_model in completed_models:
    print(completed_model)
输出：
Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: iphone case

The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
iphone case

这个程序首先创建一个需要打印的设计列表，还创建一个名为completed_models的空列表，每个设计打印都将移到这个列表中。只要列表unprinted_designs中还有设计，while循环就模拟打印设计的过程：从该列表末尾删除一个设计，将其存储到变量current_desgin中，并显示一条消息，指出正在打印当前的设计，再将该设计加到列表completed_models中。

 为重新组织这些代码，可编写2个函数，每个都做一件具体的工作。大部分代码都与原来相同，只是效率更高。第一个函数将负责处理打印设计工作，而第二个将概述打印哪些设计：

def print_models(unprinted_designs, completed_models):
    """模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
    打印每个设计后，都将其移到列表completed_models中"""
    
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        
        #根据设计制作3D打印模型的过程
        print("Printing model: " + current_design)
        completed_models.append(current_design)
        

def show_completed_models(completed_models):
    """显示打印好的所有模型"""
    print("\nThe following models have been printed:")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)
        
unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)
输出：
Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: iphone case

The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
iphone case

在开始，我们定义函数print_models()，它包含两个形参：一个需要打印的设计列表和一个打印好的模型列表。给定这两个列表，这个函数模拟打印每个设计的过程：将设计逐个从未打印的设计列表中取出，并加入到打印好的模型列表中。后，定义函数show_completed_models()，它包含一个形参：打印好的模型列表。给定这个列表，函数show_completed_models()显示打印出来的每个模型名称。

这个程序组织更为有序。完成大部分工作的代码都移到两个函数中，让主程序更容易理解。看主程序就知道这个程序的功能：

unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)

我们创建一个为打印的设计列表，还创建一个空列表，用于存储打印好的模型。接下来，由于已经定义两个函数，因此只需要调用它并传入正确的实参就行。我们调用print_models()并向它传递两个列表；print_models()模拟打印设计过程。接下来，调用show_completed_models()，并将打印好的模型列表传递给它，让其能够指出打印那些模型。

这个程序的理念：每个函数都应只负责一项具体工作。第一个函数打印每个设计，第二个显示打印好的模型；这优于使用一个函数完成2项工作。

8.4.2 禁止函数修改列表

 有时候需要禁止函数修改列表。例上示例，有一个未打印设计列表，并编写一个将这些设计移到打印好的模型列表中函数。你可能会做出这样决定：即便打印所有设计，也要保留原有未打印设计列表，以供备份。但由于将所有设计都移出unprinted_designs()，这个列表为空，无法保留原有列表。为解决这个问题，可向函数传递列表的副本而不是原件；这样函数所做的任何修改都值影响副本。

如果将列表副本传递给函数，可使用函数：

function_name(list_name[:])

切片表示法[:]创建列表副本。在print_models中，如果不想清空未打印设计列表，可像下面调用print_models():

print_models(unprinted_designs[:], completed_models)

这样函数print_models()依然能完成其功能，因为它获得所有未打印的设计名称，但它使用的时列表unprinted_designs的副本。像以前一样，列表completed_models也将包含打印好的模型名称，但函数所做的修改不会影响到列表unprinted_designs。

注：除非有充分理由需要传递副本，否则还是应将原始列表传递给函数，因为函数使用现成列表可避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表尤其如此。

8.5 传递任意数量的实参

Python允许函数从调用语句中收集任意数量实参。例：

下面的函数只有一个形参*toppings，但不管调用语句提供了多少实参，这个形参都将他们统统收入囊中。

def make_pizza(*toppings):
    """打印顾客点的所有配料"""
    print(toppings)
    
make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')
输出：
('pepperoni',)
('mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')

形参名*toppings中的星号让python创建一个名为toppings的空元组，并将受到的所有字都分装到这个元组中。函数体内的print语句通过生成输出来证明python能够处理使用一个值调用函数的情形，也能处理使用三个值来调用函数的情形。他能以类似的方式处理不同的调用，注意，python将实参分装到一个元组中，即便函数只收到一个值也如此

现在，我们可以将这条print语句替换为一个循环，对配料列表进行遍历，并对顾客点的pizza进行描述：

def make_pizza(*toppings):
    """概述要制作的pizza"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')
输出：
Making a pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings:
- mushroom
- green peppers
- extra cheese

8.5.1 结合使用位置实参和任意数量实参

如果要让函数接受不同类型实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都手机到最后一个形参中。

例：如果前面的函数还需要一个表示pizza尺寸的实参，必须将该形参放在形参*toppings的前面：

def make_pizza(size, *toppings):
    """概述要制作的pizza"""
    print("\nMaking a pizza "+ str(size) + 
    "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')
输出：
Making a pizza 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza 12-inch pizza with the following toppings:
- mushroom
- green peppers
- extra cheese

基于上述函数定义，python将受到的第一个值存储在形参size中，并将其他的所有值都存储在元组toppings中。在函数调用中，首先指定表示pizza尺寸的实参，然后根据需要指定任意数量的配料。——首先是尺寸，然后是配料

8.5.2 使用任意数量的关键字实参

有时候，需要接受任意数量的实参，但预先不知道传递给函数的会是什么样的信息。在这种情况下，可将函数编写成能够接受任意数量的键—值对————调用语句提供了多少就接受多少。一个这样的示例是创建用户简介：知道将收到有关用户的信息，但不确定会是什么样的信息。

例：函数build_profile()接受名和姓，同时还接受任意数量的关键字实参：

def build_profile(first, last, **user_info):
    """创建一个字典，其中包含我们知道的有关用户一切"""
    profile = {}
    profile['first_name'] = first
    profile['last_name'] = last
    for key,value in user_info.items():
        profile[key] = value
    return profile

user_profile = build_profile('albert', 'einstein', 
                              location = 'princeton',
                              field='physics') 
print(user_profile)
输出：
{'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein', 'location': 'princeton', 'field': 'physics'}

函数build_profile()的定义要求提供姓和名，同时允许用户根据需要提供任意数量的名称—值对。形参**user_info中的两个星号让python创建一个名为user_info的空字典，并将收到的所有名称—值对都分装到这个字典中，在这个函数中，可以像访问其他字典那样访问user_info中的名称——值对。

在build_profile()的函数体内，我们创建一个名为profile的空字典，用于存储用户简介。在profile['first_name']处，我们将名和姓加入到这个字典中，因为我们总是会从用户那里收到这2项信息。在for key, value in user_info.items()处，我们遍历字典user_info中的键—值对，并将每个键—值对都加入到字典profile中。最后，我们将字典profile返回给函数调用行。

我们调用build_profile(),向它传递名（‘albert’）、姓（‘einstein’）和两个键—值对（location= ‘princeton’和 field= ‘physical’），并将返回的profile存储在变量user_profile中，再打印这个变量。

在这里，返回的字典包含用户的名和姓，还有其他信息。在调用这个函数时，不管额外提供多少个键—值对，都可以正确处理。

8-14  汽车：编写一个函数，将一辆汽车的信息存储在一个字典中，这个函数总是接受制造商和型号，还接受任意数量的关键字是实参。这样调用这个函数：
提供必不可少的信息，以及两个名称-值对，如颜色和选装配件。

def make_car(Manufacturer,model,**car_information):
    """创建一个函数，用于接收任意数量的实参，字典形式"""
    car_information['making'] = Manufacturer
    car_information['test'] = model
    return car_information
    
car = make_car('subaru','outback', color='blue', tow_package = True)
print(car)
输出：
{'color': 'blue', 'tow_package': True, 'making': 'subaru', 'test': 'outback'}

或者（比较两种差异）

def make_car(Manufacturer,model,**car_information):
    """定义一个函数，用于存放汽车信息，已字典形式存放，形参最后是一个空的字典"""
    profile = {}
    profile['making'] = Manufacturer
    profile['size'] = model
    for key, value in car_information.items():
        profile[key] = value
        
    return profile
    
car = make_car('subaru','outback', color='blue', tow_package = True)
print(car)
输出：
{'color': 'blue', 'tow_package': True, 'making': 'subaru', 'test': 'outback'}

8.6  将函数存储在模块中

函数优点之一是，使用它们可将代码块与主程序分离。通过给函数指定描述性名称，可让主程序容易理解的多。还可以更进一步，将函数存储在被称为模块的独立文件中，再将模块导入到主程序中。import语句允许在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。

通过将函数存储在独立的文件中，可隐藏程序代码的细节，将重点放在程序的高层逻辑上。这还能让你在众多不同的程序中重用函数。将函数存储在独立文件中后，可与其他程序员共享这些文件而不是整个程序。知道如何导入函数还能让你使用其他程序员编写的函数库。

8.6.1 导入整个模块

要让函数时可导入的，得先创建模块。模块是扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的代码。下面来创建一个包含函数make_pizza()的模块。为此，我们将文件pizza.py中除函数make_pizza()之外的其他代码都删除：

pizza.py

def make_pizza(size, *toppings):
    
    print("\nMaking a "+ str(size) +
         "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("-" +topping)

接下来，我们在pizza.py所在的目录中创建另一个名为making_pizzas.py的文件，这个文件导入刚创建的模块，再调用make_pizza()两次：

import pizza

pizza.make_pizza(16, 'pepperoni')
pizza.make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

python读取这个文件时，代码行import pizza让python打开文件pizza.py，并将其中的所有函数都复制到这个程序中。你看不到复制的代码，因为这个程序运行时，python在幕后复制这些代码。只需知道，在making_pizzas.py中，可使用pizza。py中定义所有函数。

要调用被导入的模块中的函数，可指定导入的模块名称pizza和函数名make_pizza(),并用句点分隔他们。

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
-pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
-mushrooms
-green peppers
-extra cheese

这就是一种导入方法：只需编写一条import语句并在其中指定模块名，就可在程序中使用该模块中所有函数。如果你要使用这种import语句导入名为module_name.py的整个模块，就可使用下面的语法来使用其中任何一个函数：

module_name.function_name()

8.6.2 导入特定的函数

还可以导入模块中特定函数，语法如下:

from module_name import function_name

通过用逗号分隔函数名，可根据需要从模块中导入任意数量的函数：

from module_name import function_0, function_1,function_2

对于前面的making_pizzas.py示例，如果只想导入要使用的函数，代码将类似如下：

from pizza import make_pizza

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')

若使用这种语法，调用函数时就无需使用句点。由于在import语句中显式地导入函数make_pizza()，因此调用它适只需指定其名称。

8.6.3 使用as给函数指定别名

 如果要导入的函数的名称可能与程序中现有的名称冲突，或者函数的名称太长，可指定简短而独一无二的别名——函数的另一个名称，类似于外号。要给函数指定这种特殊外号，需要在导入它时这样做。

下面给函数make_pizza()指定了别名mp()。这是在import语句中使用make_pizza as mp实现的，关键字as将函数重命名为你提供的别名：

from pizza import make_pizza as mp

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')

上面的import语句将函数make_pizza()重命名为mp()；在这个程序中，每当需要调用make_pizza()时，都可简写成mp()，而python将运行make_pizza()中的代码，这可避免与这个程序可能包含的函数make_pizza()混淆。

指定别名的通用语法如下：

from module_name import function_name as fn

8.6.4 使用as 给模块指定别名

你还可以给模块指定别名。通过给模块指定简短的别名（如给模块pizza指定别名p），让你能够更轻松地调用模块中的函数。相比于pizza.make_pizza()，p.make_pizza()更为简洁：

import pizza as p

p.make_pizza(16,'pepperoni')
p.make_pizza(12,'mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')

上述import语句给模块pizza指定别名p，但该模块中所有函数的名称都没变。调用函数make_pizza()时，可编写代码p.make_pizza()而不能是pizza.make_pizza()，这样不仅能使代码更简洁，还可以让你不再关注模块名，而更专注与描述性的函数名。这些函数名明确地指出函数的功能，对理解代码而言，他们比模块名更重要。

给模块指定别名的通用语法如下：

import module_name as mn

8.6.5 导入模块中的所有函数

使用星号（*）运算符可让python导入模块中的所有函数：

from pizza import *

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushroom', 'green peppers', 'extra cheese')

import语句中的星号让python将模块pizza中的每个函数都复制到这个程序文件中。由于导入每个函数，可通过名称来调用每个函数，而无需使用句点表示法。然而，使用并非自己编写的大型模块时，最好不要采用这种导入方法：如果模块中有函数的名称与自己的项目中使用名称相同，可能导致意想不到的结果：python可能遇到多个名称相同的函数或变量，进而覆盖函数，而不是分别导入所有的函数。

最佳的做法是，要么只导入你需要使用的函数，要么导入正模块并用句点表示法。这个能让代码更清晰，更容易阅读和理解。这里之所以介绍这种导入法，只想让你在阅读被人编写代码时，如果遇到类似于下面的import语句，能更容易理解：

form module_name  import *

8.7 函数编写指南

编写函数时，有如下细节。给函数指定描述性名称，且只在其中使用小写字母和下划线。描述性名称可辅助自己明白代码要做什么。给模块命名时也应遵循上诉约定。

每个函数都应包含简要地阐述其功能的注释，该注释应紧跟在函数定义后面，并采用文档字符串格式。文档良好的函数让其他程序员只需阅读文档字符串中的描述就能使用它：他们完全可以相信代码代码如描述那样运行；只要知道函数的名称、需要的实参已经返回值类型，就能在自己的程序中使用它。

给形参指定默认值时，等号两边不要有空格：

def function_name(parameter_0, parameter_1='default value')

对于函数调用中的关键字实参，也应遵循这种约定：

function_name(value_0,parameter_1='value')

建议代码长度不要超过79字符，这样只要编辑窗口适中，就能看到完整代码。如果形参很多，导致函数定义的长度超过79字符，可在函数定义中输入左括号后按回车键，并在下一行按两次Tab键，从而将形参列表和只缩进一层的函数体区分开。

大多数编辑器都会自动对齐后续参数列表行，使其缩进程度与第一个参数列表行指定的缩进程度相同：

def function_name(
            parameter_0, parameter_1, parameter_2,
            parameter_3, parameter_4, parameter_5,)     
     function body....

如果程序或模块包含多个函数，可使用两个空行将相邻的安徽省农户分开，这样将更容易知道前一个函数在什么地方结束，下一个函数从什么地方开始。

所有的import语句都应放在文件开头，唯一例外是：在文件开头使用注释来描述整个程序。

8.8 小结：

下一章节中将要学习编写类，类将函数和数据整洁地封装起来，让我们能够灵活而高效地使用它们。

函数其实就是要掌握如何调用的形式，形参和实参的对应，以及*元组，**字典的使用方式（需重点复习，未掌握），明白函数的调用原则，函数要么打印值，要么return返回值，返回函数中的那个值到调用行，调用行那个变量接收函数返回值。