2024年6月16日 Python - 函数

函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

Python 提供了许多内建函数，比如 print() 。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

定义一个函数

定义一个函数，以下是简单的规则：

• 函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号 ()
• 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间，圆括号之间可以用于定义参数
• 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串：用于存放函数说明
• 函数内容以冒号 : 起始，并且缩进
• return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方，不带表达式的 return 相当于返回 None

语法

Python 定义函数使用 def 关键字，一般格式如下：

def 函数名（参数列表）:
    函数体

默认情况下，参数值和参数名称是按函数声明中定义的顺序匹配起来的。

实例

使用函数来输出"Hello World！"：

#!/usr/bin/python3

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


hello()
hello()

函数中带上参数变量:

#!/usr/bin/python3

def max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b


a = 4
b = 5
print(max(a, b))

函数调用

定义一个函数：给了函数一个名称，指定了函数里包含的参数，和代码块结构。

这个函数的基本结构完成以后，你可以通过另一个函数调用执行，也可以直接从 Python 命令提示符执行。

#!/usr/bin/python3

# 定义函数
def printme(str):
    # 打印任何传入的字符串
    print(str)
    return


# 调用函数
printme("我要调用用户自定义函数!")
printme("再次调用同一函数")

参数传递

在 python 中，类型属于对象，对象有不同类型的区分，变量是没有类型的：

a=[1,2,3]

a="Runoob"

变量 a 是没有类型，它仅仅是一个对象的引用（一个指针），可以是指向 List 类型对象，也可以是指向 String 类型对象

可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

在 python 中，strings, tuples 和 numbers 是不可更改的对象，而 list, dict 等则是可以修改的对象。

• 不可变类型：变量赋值 a=5 后再赋值 a=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变 a 的值，相当于新生成了 a
• 可变类型：变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了

python 函数的参数传递：

• 不可变类型：类似 C++ 的值传递，如整数、字符串、元组。如 fun(a) ，传递的只是 a 的值，没有影响 a 对象本身。如果在 fun(a) 内部修改 a 的值，则是新生成一个 a 的对象
• 可变类型：类似 C++ 的引用传递，如 列表，字典。如 fun(la) ，则是将 la 真正的传过去，修改后 fun 外部的 la 也会受影响

python 中一切都是对象，严格意义我们不能说值传递还是引用传递，我们应该说传不可变对象和传可变对象。

传不可变对象实例

通过 id() 函数来查看内存地址变化：

def change(a):
    print(1, id(a))  # 指向的是同一个对象
    a = 10
    print(2, id(a))  # 一个新对象


a = 1
print(0, id(a))
change(a)
print(3, id(a))

输出结果为：

0 2682404864240
1 2682404864240
2 2682404864528
3 2682404864240

传可变对象实例

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
def changeme(mylist):
    "修改传入的列表"
    mylist.append([1, 2, 3, 4])
    print("函数内取值: ", mylist)
    return


# 调用changeme函数
mylist = [10, 20, 30]
changeme(mylist)
print("函数外取值: ", mylist)

输出结果如下：

函数内取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]
函数外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

参数

以下是调用函数时可使用的正式参数类型：

• 必需参数
• 关键字参数
• 默认参数
• 不定长参数

必需参数

必需参数须以正确的顺序传入函数。调用时的数量必须和声明时的一样。

关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。

使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

函数参数的使用不需要使用指定顺序：

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
def printinfo(name, age):
    "打印任何传入的字符串"
    print("名字: ", name)
    print("年龄: ", age)
    return


# 调用printinfo函数
printinfo(age=50, name="runoob")

默认参数

调用函数时，如果没有传递参数，则会使用默认参数。

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
def printinfo(name, age=35):
    "打印任何传入的字符串"
    print("名字: ", name)
    print("年龄: ", age)
    return


# 调用printinfo函数
printinfo(age=50, name="runoob")
print("------------------------")
printinfo(name="runoob")

输出结果：

名字:  runoob
年龄:  50
------------------------
名字:  runoob
年龄:  35

不定长参数

基本语法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

加了星号 * 的参数会以元组(tuple) 的形式导入，存放所有未命名的变量参数。

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
def printinfo(arg1, *vartuple):
    "打印任何传入的参数"
    print("输出: ")
    print(arg1)
    print(vartuple)


# 调用 printinfo 函数
printinfo(70, 60, 50)

输出结果：

输出: 
70
(60, 50)

如果在函数调用时没有指定参数，它就是一个空元组。

我们也可以不向函数传递未命名的变量。

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
def printinfo(arg1, *vartuple):
    "打印任何传入的参数"
    print("输出: ")
    print(arg1)
    print(vartuple)
    for var in vartuple:
        print(var)
    return


# 调用printinfo 函数
printinfo(10)

输出结果：

输出: 
10
()

还有一种就是参数带两个星号 ** 基本语法如下：

def functionname([formal_args,] **var_args_dict ):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

加了两个星号 ** 的参数会以字典的形式导入。

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
def printinfo(arg1, **vardict):
    "打印任何传入的参数"
    print("输出: ")
    print(arg1)
    print(vardict)


# 调用printinfo 函数
printinfo(1, a=2, b=3)

输出结果：

输出: 
1
{'a': 2, 'b': 3}

声明函数时，参数中星号 * 可以单独出现，例如:

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

如果单独出现星号 * 后的参数必须用关键字传入。

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


# f(1, 2, 3)      # TypeError: f() takes 2 positional arguments but 3 were given
f(1, 2, c=3)        # 正常

匿名函数

Python 使用 lambda 来创建匿名函数。

所谓匿名，意即不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。

• lambda 只是一个表达式，函数体比 def 简单很多
• lambda 的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在 lambda 表达式中封装有限的逻辑进去
• lambda 函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数
• 虽然 lambda 函数看起来只能写一行，却不等同于 C 或 C++ 的内联函数，后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率

语法

lambda 函数的语法只包含一个语句，如下：

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

设置参数 a 加上 10 :

x = lambda a: a + 10
print(x(5))  # 15

以下实例匿名函数设置两个参数：

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2

# 调用sum函数
print("相加后的值为 : ", sum(10, 20))  # 30
print("相加后的值为 : ", sum(20, 20))  # 40

我们可以将匿名函数封装在一个函数内，这样可以使用同样的代码来创建多个匿名函数。

以下实例将匿名函数封装在 myfunc 函数中，通过传入不同的参数来创建不同的匿名函数：

def myfunc(n):
    return lambda a: a * n


mydoubler = myfunc(2)
mytripler = myfunc(3)

print(mydoubler(11))    # 22
print(mytripler(11))    # 33

return 语句

return [表达式] 语句用于退出函数，选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的 return 语句返回 None

强制位置参数

Python3.8 新增了一个函数形参语法 / 用来指明函数形参必须使用指定位置参数，不能使用关键字参数的形式。

在以下的例子中，形参 a 和 b 必须使用指定位置参数，c 或 d 可以是位置形参或关键字形参，而 e 和 f 要求为关键字形参:

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

以下使用方法是正确的:

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

以下使用方法会发生错误:

f(10, b=20, c=30, d=40, e=50, f=60)   # b 不能使用关键字参数的形式
f(10, 20, 30, 40, 50, f=60)           # e 必须使用关键字参数的形式