python的函数

一、函数介绍

1、函数是什么？

函数一词来源于数学，编程中的"函数"与数学中的函数有很大的不同。
　　（BASIC中叫subroutine，C中叫function，java中叫method）

定义：函数是指将一组语句的集合通过一个名字（函数名）封装起来，想执行这个函数，只需调用其函数名即可。　

2、为什么要使用函数？

（1）减少重复代码：否则遇到重复的功能只能重复编写实现代码，代码冗余

（2）使程序变得可扩展：否则功能需要扩展时，需要找出所有实现该功能的地方修改之，无法统一管理且维护难度极大 

（3）使得程序变得易维护：否则代码的组织结构不清晰，可读性差

3、函数分类

（1）内置函数：针对一些简单的功能，python解释器已经为我们定义好了的函数即内置函数。对于内置函数，我们可以拿来就用而无需事先定义，如len(),sum(),max()。

（2）自定义函数：很明显内置函数所能提供的功能是有限的，这就需要我们自己根据需求，事先定制好我们自己的函数来实现某种功能，以后，在遇到应用场景时，调用自定义的函数即可

二、函数的参数

　　参数的作用：可以让函数更灵活，不只能做死动作，还可以根据调用时传参的不同来决定函数内部的执行流程。

# 无参函数
def sayhi(): # 函数名(小写即可)
    print("Hello,I'm nobody!")

sayhi()   # 调用函数，函数名指向上述代码指向的内存位置，加上括号才是执行代码
print(sayhi)   # 函数sayhi指向的内存地址

# 单个参数的函数
def sayhi(name):
    print("hello",name)
    print("my name is black girl....", name)
sayhi("tracy")

# 多个参数函数
def calc(x,y):   # 定义算数函数
    res = x**y
    return res   # 返回函数执行结果
a,b = 5,8
c = calc(a,b)    # 结果赋值给变量c
print(c)
calc(2,10)       # 直接写入参数

1、形参

　　只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后则不能再使用该形参变量

2、实参

　　可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值，输入等办法使参数获得确定值

def calc(x,y):   # 形参
    res = x**y
    return res
a,b = 3,5
c = calc(a,b)    # 实参
print(c)
d = calc(2,3)    # 实参

3、默认参数

def stu_register(name,age,country,course):
    print("注册学生信息".center(50,'-'))
    print("姓名：",name)
    print("age：" ,age)
    print("国籍",country)
    print("课程",course)

stu_register("山炮",22,"CN","python_devops")
stu_register("丰收",23,"CN","linux")

'''
    由于很多人国籍都是中国，可以将country设置为默认参数
    默认参数：
'''
def stu_register(name,age,course,country="CN"):  # 非默认参数不能跟在默认参数后面
    print("registration info".center(50,'-'))
    print(name,age,country,course)

stu_register("jack",22,'c++')     # 实参和形参按顺序一一对应
stu_register("rain",32,'dance','Korean')
stu_register("Alfa",21,'python')

4、关键字参数

　　应用场景：正常情况下，给函数传参数要按顺序，不想按顺序可以用关键参数
　　定义：指定了参数名的参数就叫关键参数
　　　　　关键参数必须放在位置参数（以位置顺序确定对应关系的参数）之后

def stu_register(name,age,course,country='CN'):
    print("注册学生信息".center(50,'-'))
    print("姓名：",name)
    print("age：" ,age)
    print("国籍",country)
    print("课程",course)

stu_register("绮珊",course='Python',age=22,country='JP')  # 后三个均为为关键参数置于name位置参数之后
# stu_register("杉树",course='Python',22,country='JP')    # 22为位置参数不能放在关键参数course之后
# stu_register("曼玉",22,age=25,country='JP')    # age获得多个赋

5、非固定参数（动态参数）

　　形式参数中出现*，传递的参数就可以不再是固定个数，会将传过来的所有参数打包为元组。

def send_alert(msg,*users):
    for u in users:
        print('报警发送给',u)

# 方式一：
# 报警，十个运维人员
send_alert('注意系统资源别浪了','Alex','jack','tracy','wood')


# 方式二：
# send_alert('注意内存紧张',['alex','jack','tracy','wood'])  # 传入的参数是数据
send_alert('注意内存紧张',*['alex','jack','tracy','wood'])   # 传入的参数是数组内的元素
# 传入的参数由(['alex','jack','tracy','wood']) ————>('alex','jack','tracy','wood')

　　如果动态参数后还有参数

# 方法一：
def send_redalert(msg,*users,age):
    for u in users:
        print('CPU紧张',u)
# send_redalert("alex","rain",22)   # 22也会传递给*users
send_redalert("alex","rain",age=22)

#  方法二：
def func(name,*args,**kwargs):
    print(name,args,kwargs)

func('Alex',22,'tesla','500w',addr='湖北',num=123332313)
# Alex (22, 'tesla', '500w') {'addr': '湖北', 'num': 123332313}

d = {'degree':'primary school'}
func('Peiqi',**d)

• *args代表位置参数，它会接收任意多个参数并把这些参数作为元组传递给函数。
• **kwargs代表的关键字参数，允许你使用没有事先定义的参数名。
• 位置参数一定要放在关键字参数的前面。

　　优点：使用*args和**kwargs可以非常方便的定义函数，同时可以加强扩展性，以便日后的代码维护。 

三、函数的返回值

　　返回值：函数外部的代码要想获取函数的执行结果,可以在函数里用return语句把结果返回。
注意：
　　1、函数在执行过程中只要遇到return语句，就会停止执行并返回结果，可以理解return语句代表着函数的结束
　　2、如果未在函数中指定return，那这个函数的返回值为None

def stu_register(name,age,course='PY',country='CN'):
    print("注册学生信息".center(50,'-'))
    print("姓名：", name)
    print("age：", age)
    print("国籍", country)
    print("课程", course)
    if age > 22:
        return False
    else:
        return True

registration_status = stu_register('阿斯顿',22,course="全栈开发",country='JP')

if registration_status:
    print("注册成功".center(50,'-'))
else:
    print("too old to be a student.")

'''
    执行到return语句后，停止执行函数并返回结果
'''
def stu_register(name,age,course):
    print(name,age,course)
    #
    # if age > 22:
    #     return 'sdfsf'  # 返回值可以是任意值
    # else:
    #     return True
    #
    # return None      # 到return语句后，停止执行函数并返回结果
    # print('hahah')
    # return 1
    return [name,age]
status = stu_register('Peiqi',29,'安保')
print(status)

四、全局和局部变量

局部变量：函数内定义的变量，只能在局部生效
全局变量：定义在函数外部一级代码的变量，整个程序可用（由上到下可用）
　　　　  在函数内部可以引用全局变量。
变量查找顺序：如果全局和局部都有一个变量，函数查找变量的顺序是由内而外的。两个函数间互不可见

name = "Black girl"       # 全局变量

def change_name():
    # global name         ＃ （不建议使用global）在函数内修改全局变量，不能放在函数内局部变量后面
    name = "黑色的姑娘"     # 局部变量
    print("在",name,"里面...",id(name))

change_name()
print(name,id(name))   # 与函数内的变量内容完全不同
'''
输出结果：
    在 黑色的姑娘 里面... 4302993904
    Black girl 4316351984
'''

　　函数内可以修改字典、列表、集合、对象、类、元组内的列表

names = ['Alex','Black Girl','Peiqi']
def change_name():
    names = ['Alex']
    del names[2]      # names整体的内存地址不能修改只能引用,但其内部的元素是可以修改的
    names[1] = "黑姑娘"
    print(names)

change_name()
print(names)
'''
输出结果：
    ['Alex', '黑姑娘']
    ['Alex', '黑姑娘']
'''

• 在函数中定义的变量称为局部变量，在程序的一开始定义的变量称为全局变量。
• 全局变量作用域是整个程序，局部变量作用域是定义该变量的函数。
• 当全局变量与局部变量同名时，在定义局部变量的函数内，局部变量起作用；在其它地方全局变量起作用。

五、作用域（scope）

　　作用域定义：一段程序代码中所用到的名字并不总是有效/可用的，而限定这个名字的可用性的代码范围就是这个名字的作用域。

• python中一个函数就是一个作用域，局部变量放置在其作用域中
• C# Java中作用域｛｝
• 代码定义完成后，作用域已经完成，作用域链向上查找

age = 18
def func1():
    age = 73
    def func2():
        age = 84
        print(age)

    return 666

val = func1()
print(val)
'''
输出：666
'''


# 函数名可以当作返回值
age = 18
def func1():
    age = 73
    def func2():...
    return func2   # 返回一个函数名# val = func1()
print(val)
'''
输出：<function func1.<locals>.func2 at 0x101462598>
'''

# 代码写完之后作用域已经生成，不管函数名传到哪里，只要执行都回回定义的地方往上找
age = 18
def func1():
    age = 73
    def func2():
        print(age)
    return func2   # 返回一个函数名不带括号

val = func1()
val()
'''
输出结果：73
'''

六、嵌套函数

　　嵌套函数，就是指在某些情况下，您可能需要将某函数作为另一函数的参数使用。

1、函数定义完成之后，没有通过名字调用，内部代码永远不会执行

def func1():
    print('alex')

    def func2():
        print('eric')

func1()
'''
输出：alex
'''

def func1():
    print('alex')

    def func2():
        print('eric')

    func2()

func1()
'''
输出：
    alex
    eric
'''

　　总结：

• 函数内部可以再次定义函数

• 执行函数需要被调用

2、嵌套函数寻找变量，优先自己函数，再找父级、爷爷级等，没有就找全局变量（一层一层往上找）

age = 19
def func1():
    age = 73
    print(age)   # 寻找变量，先找自己的函数内，没有就找全局变量（一层一层往上找）
    def func2():
        age = 84
        print(age)   # 寻找变量，优先自己函数、再找父级、爷爷级，最后找全局变量
    func2()
func1()    # 输出：73  84

# 测试二：
age1 = 19
def func1():
    age1 = 73
    def func2():
        print(age1)  # 按顺序往上找，找到父级的age=73
    func2()
func1()   # 输出：73

3、局部变量位置调整

age = 19
def func1():
    def func2():
        print(age)
    age = 73
    func2()
func1()
"""
输出：
    73
"""

age = 19
def func1():
    def func2():
        print(age)
    func2()
    age = 73
func1()
'''
    执行报错:free variable 'age' referenced before assignment in enclosing scope
    73在func2后面，func2不知道该取哪个参数
'''

　　为了避免这种情况，声明变量尽量写在前面。

4、全局变量设置

age = 19
def func1():
    global age   # 此时已经拿到age=19,age=73还没有执行
    def func2():
        print(age)
    func2()
    age = 73    # 此时修改全局age=73
func1()
print(age)
"""
输出：
    19
    73
"""

age = 19
def func1():
    global age
    def func2():
        print(age)
    age = 73   # 将全局变量age改为73,再执行func2，函数没有在func2\func1中找到age，继续到全局找age，但全局已经修改为73
    func2()
func1()
print(age)
"""
输出：
    73
    73
"""

　　第一个程序，在global age时，函数已经拿到age=19，但此时age=73还没有执行，此时执行func2函数，打印age=19。随后修改全局变量age=73,直接打印age，因此输出73.

　　第二个程序，在global age时，函数拿到age=19，随后修改全局变量age=73,接着执行func2函数，打印age=73,打印此时的全局变量age,也同样输出73.