Python基础之:函数
简介
函数是结构化编程的基础，也是代码复用的基石。Python中通过def来自定义函数。本文将会深入探索Python中函数的秘密。
内置函数
除了用户的自定义函数之外，Python内置了一些非常有用的函数：
自定义函数
Python中使用def来定义函数，并使用return来返回特定的值。
看一个简单的函数的例子：
def my_function(x, y, z):
if z > 1:
return z * (x + y)
else:
return z / (x + y)
把我们之前讲的斐波拉赫数列的例子重新用函数来定义，可以这样写：
def fib(n):
a, b = 0, 1
while a < n:
print(a, end=' ')
a, b = b, a+b
print()
# 调用函数
fib(1000)
函数的内容需要使用空格或者tab来进行缩进。
参数的默认值
在Python中，我们可以给参数设置默认值，这样如果在函数调用的过程中没有传递参数的时候，就会使用默认值作为参数。
在我们之前定义的函数my_function中，我们可以给z设置一个默认值：
def my_function(x, y, z=10):
if z > 1:
return z * (x + y)
else:
return z / (x + y)
这样我们在调用my_function可以只用传递两个参数，最后的z可以使用默认的参数值。
注意，默认值只会执行一次，如果你传入的参数是可变对象（列表，字典和类实例）的话，我们需要注意这个问题：
def f(a, L=[]):
L.append(a)
return L
print(f(1))
print(f(2))
print(f(3))
# 输出
[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]
如果不想在后面的调用中共享默认值，那么可以把默认值的赋值放到函数体内部：
def f(a, L=None):
if L is None:
L = []
L.append(a)
return L
关键字参数
我们可以使用key=value的方式对函数进行调用。
还是前面的函数：
def my_function(x, y, z=10):
if z > 1:
return z * (x + y)
else:
return z / (x + y)
我们可以这样调用：
my_function(1,y=3,z=5)
my_function(1,y=3)
但是不能这样用：
my_function(y=3,1)
关键字的参数必须要放在非关键词参数的后面。也不能对参数进行多次赋值：
>>> def function(a):
... pass
...
>>> function(0, a=0)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: function() got multiple values for keyword argument 'a'
通过上面的讨论我们可以看出，Python函数中的参数有两种，一种是带默认值的参数，一种是不带默认值的参数。
注意，不带默认值的参数一定要在带默认值的参数之前 。
看一个错误的例子：
In [69]: def fa(a=100,b,c=200):
...: pass
File "<ipython-input-69-d5678b64f352>", line 1
def fa(a=100,b,c=200):
^
SyntaxError: non-default argument follows default argument
而向函数传递参数也有两种方式，一种是不带关键字的传递，一种是带关键字的传递。
注意，非关键词参数的传递一定要在关键词参数传递之前。
举个错误的例子：
In [70]: def fa(a,b=100,c=200):
...: pass
...:
In [71]: fa(a=100,30)
File "<ipython-input-71-5a229b8e420e>", line 1
fa(a=100,30)
^
SyntaxError: positional argument follows keyword argument
那么问题来了，如果有多个关键词参数和多个非关键词参数，有没有简便的方法来定义这样的函数呢？
有的，那就是 *arguments 和 **keywords
*arguments用来接收所有多余的非关键词参数。而**keywords用来接收所有额外的关键词参数。
注意，
*arguments一定要出现在**keywords的前面。
举个例子：
def cheeseshop(kind, *arguments, **keywords):
print("-- Do you have any", kind, "?")
print("-- I'm sorry, we're all out of", kind)
for arg in arguments:
print(arg)
print("-" * 40)
for kw in keywords:
print(kw, ":", keywords[kw])
我们可以这样调用：
cheeseshop("Limburger", "It's very runny, sir.",
"It's really very, VERY runny, sir.",
shopkeeper="Michael Palin",
client="John Cleese",
sketch="Cheese Shop Sketch")
将会得到下面的结果：
-- Do you have any Limburger ?
-- I'm sorry, we're all out of Limburger
It's very runny, sir.
It's really very, VERY runny, sir.
----------------------------------------
shopkeeper : Michael Palin
client : John Cleese
sketch : Cheese Shop Sketch
特殊参数
函数可以按位置传参，可以按照关键词传参，也可以混合传参。
在某些情况下，我们可能需要限制传参的类型，比如只接收按位置传递，只接收按关键词传递，或者只接受混合传递。
看下特殊参数的定义：
def f(pos1, pos2, /, pos_or_kwd, *, kwd1, kwd2):
----------- ---------- ----------
| | |
| 按位置或者关键词 |
| - 只允许按关键词传递
-- 只允许按位置传递
注意，参数之间是以 / 和 * 来进行区分的。
我们举个例子：
>>> def standard_arg(arg):
... print(arg)
...
>>> def pos_only_arg(arg, /):
... print(arg)
...
>>> def kwd_only_arg(*, arg):
... print(arg)
...
>>> def combined_example(pos_only, /, standard, *, kwd_only):
... print(pos_only, standard, kwd_only)
上面定义了4种传参方式的函数。
第一个函数就是标准形式，可以按位置传递，也可以按关键词传递。
第二个函数只允许按照位置传递。
第三个函数只允许按照关键词来传递。
第四个函数是混合模式。
参数解包
有时候我们需要将列表或者字典的值转换为函数的参数。那么就需要用到参数解包的功能。
* 操作符 可以用来解包列表和元组。
>>> list(range(3, 6)) # normal call with separate arguments
[3, 4, 5]
>>> args = [3, 6]
>>> list(range(*args)) # call with arguments unpacked from a list
[3, 4, 5]
** 操作符 可以用来解包字典。
>>> def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom'):
... print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
... print("if you put", voltage, "volts through it.", end=' ')
... print("E's", state, "!")
...
>>> d = {"voltage": "four million", "state": "bleedin' demised", "action": "VOOM"}
>>> parrot(**d)
Lambda
熟悉java的朋友可能知道，在JDK8中，Java引入了Lambda表达式。同样的Python中也有Lambda。
你可以将Lambda看做是匿名函数。可以在任何需要函数的地方使用Lambda表达式。
看一个Lambda的例子：
>>> def make_incrementor(n):
... return lambda x: x + n
...
>>> f = make_incrementor(42)
>>> f(0)
42
>>> f(1)
43
还可以将lambda的返回值作为参数：
>>> pairs = [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three'), (4, 'four')]
>>> pairs.sort(key=lambda pair: pair[1])
>>> pairs
[(4, 'four'), (1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]
函数标注
之前我们讨论的是简单的自定义函数形式，我们并不知道函数的参数类型和返回值类型，其实函数可以写得更加详细一些，这就要用到函数标注了。
所谓函数标注就是用户自定义函数中的类型的可选元数据信息。
函数标注是以字典的形式存放在 __annotations__ 属性中的。我们在参数的名称后面加上冒号，后面跟一个表达式，那么这个表达式会被求值为标注的值。对于返回值来说，返回值标注的定义是加上一个组合符号 ->，后面跟一个表达式，该标注位于形参列表和表示 def 语句结束的冒号之间。
举个例子：
>>> def f(ham: str, eggs: str = 'eggs') -> str:
... print("Annotations:", f.__annotations__)
... print("Arguments:", ham, eggs)
... return ham + ' and ' + eggs
...
>>> f('spam')
Annotations: {'ham': <class 'str'>, 'return': <class 'str'>, 'eggs': <class 'str'>}
Arguments: spam eggs
'spam and eggs'
其实使用函数标注写出来的程序更加清晰，可读性更高。
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