Python其实很简单 第十二章 函数与变量的作用域

在前面已经多次提到函数这个概念，之所以没有解释什么是函数，是因为程序中的函数和数学中的函数差不多，如input()、range()等都是函数，这些都是Python的标准函数，直接使用就可以了。根据需要，用户也可以自定义函数。

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12.1 函数

函数的结构：

def 函数名(参数)：

函数体

return 返回值

例如：数学中的函数f(x)=2x+5在Python中可以定义如下：

def f(x):

y=2*x+5

return(y)

如果x取值为3，可以使用如下语句调用函数：

f(3)

下面给出完整的程序代码：

def f(x):

y=2*x+5

return(y)

res=f(3)

print(res)

运行结果：11

如上例中的x是函数f(x)的参数，有时也被称为形式参数（简称形参），在函数被调用时，x被具体的值3替换y就是函数的返回值，这个值3也被称为实际参数（简称实参）。

上例中的y是函数f(x)的返回值。并不是所有的函数都有参数和返回值。如下面的函数：

def func():

print('此为无参数传递、无返回值的函数')

func()

输出结果：此为无参数传递、无返回值的函数

可以看出，该函数func()无参数，故调用时不用赋给参数值。

函数也可以有多个参数，如f(x,y)=x²+y²，可用Python语言定义如下：

def f(x,y):

z=x**2+y**2

return z

print(f(2,3)) #调用函数f(x,y)

输出结果：13

也可以通过直接给参数列表中的参数赋值的方法，为参数添加默认值，如果用户赋予参数值，则按照用户赋值执行，否则使用默认值。例如：

def f(x,y=3):

z=x**2+y**2

return z

若调用时参数列表为（2,1），即x赋值为2，y赋值为1：

print(f(2,1))

输出结果为：5

若调用时参数列表为（2），即x赋值为2，y赋值省缺，则y使用默认值：

print(f(2))

输出结果为：13

回调函数，又称函数回调，是将函数作为另一函数的参数。

例如：

def func(fun,m,n):

fun(m,n)

def f_add(m,n):

print('m+n=',m+n)

def f_mult(m,n):

print('m*n=',m*n)

func(f_add,2,3)

func(f_mult,2,3)

输出结果：

m+n= 5

m*n= 6

在f_add(m,n)和f_mult(m,n)被定义前，func(fun,m,n)中的fun(m,n)就已经调用了这两个函数，即“先调用后定义”，这也是回调函数的特点。

如果无法预知参数的个数，可以在参数前面加上*号，这种参数实际上对应元组类型。譬如，参会的人数事先不能确定，只能根据与会人员名单输入：

def func(*names):

print('今天与会人员有：')

for name in names:

print(name)

func('张小兵','陈晓梅','李大海','王长江')

运行后，输出结果为：

今天与会人员有：

张小兵

陈晓梅

李大海

王长江

参数为字典类型，需要在参数前面加上**号。

def func(**kwargs):

for i in kwargs:

print(i,kwargs[i])

func(a='a1',b='b1',c='c1')

输出结果为：

a a1

b b1

c c1

一个有趣的实例：

def func(x,y,z,*args,**kwargs):

print(x,y,z)

print(args)

print(kwargs)

func('a','b','c','Python','is easy',py='python',j='java',ph='php')

输出结果：

a b c # 前三个实参赋给前三个形参

('Python', 'is easy') # *args接收元组数据

{'py': 'python', 'j': 'java', 'ph': 'php'} # **kwargs接收字典数据

12.2 变量的作用域

变量的作用域即变量的有效范围，可分为全局变量和局部变量。

局部变量

在函数中定义的变量就是局部变量，局部变量的作用域仅限于函数内部使用。

全局变量

在主程序中定义的变量就是全局变量，但在函数中用关键字global修饰的变量也可以当做全局变量来使用。

全局变量的作用域是整个程序，也就是说，全局变量可以在整个程序中可以访问。

下面通过实例去讨论：

程序1：

a=1 # a为全局变量

def a_add():

print('a的初值：',a) # 在函数中读取a的值

a_add() # 调用函数a_add()

a+=1 # 主程序语句，a增加1

print('a现在的值是：',a) # 主程序语句，读取a的值

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

这个结果和我们想象的一样，全局变量a既可以在主程序中读取，也可以在子程序（函数）中读取。

程序2：

a=1

def a_add():

a+=1

print('a的初值：',a)

a_add()

print('a现在的值是：',a)

运行程序1时出现如下错误提示：

UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

意思是：局部变量'a'在赋值之前被引用。

从语法上来讲，该程序没有错误。首先定义了一个全局变量a并赋值为1，又定义了一个函数a_add()，函数内的语句a+=1就是出错的根源，虽然我们的初衷是想让全局变量a的值增加1，但从错误提示看，这个语句中的a并不是全局变量，而是局部变量。看来，在函数中读取全局变量的值是没有问题的（在程序1中已经得到了验证），但要在函数中改变全局变量的值是不行的（在程序2的错误提示a+=1中的a 是局部变量，而非全局变量）。

怎样解决这个问题？

程序3：

a=1

def a_add(x):

x+=1

return x

print('a的初值：',a)

a=a_add(a)

print('a现在的值是：',a)

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

结果的确是正确的，但在函数a_add(x)中没有调用变量a（没有出现变量a）。

程序4：

a=1

def a_add(a):

a+=1

return a

print('a的初值：',a)

a=a_add(a)

print('a现在的值是：',a)

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

对比程序4和程序3不难发现，其实程序4只是简单的把函数的参数x变成了a，这个a的实质和程序3中的x还是一样的。这进一步证实，函数中的a是局部变量，与主程序的全局变量a有着本质的区别。

程序5：

a=1

def a_add():

global a

a+=1

print('a的初值：',a)

a_add()

print('a现在的值是：',a)

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

程序5和程序2相比较，仅仅是在函数中添加了一个定义“global a”，此时的局部变量a就可以当做全局变量使用，由于它和全局变量a同名，自然也就不用区分a究竟是全局变量还是局部变量了，在主程序和该函数内都可以访问、修改变量a的值了。

虽然使用global可使变量使用起来非常方便，但也容易引起混淆，故在使用过程中还是谨慎为好。

12.3 函数的递归与嵌套

递归，就是函数调用它自身。递归必须设置停止条件，否则函数将无法终止，形成死循环。

以计算阶乘为例：

def func(n):

if n==1:

return 1

else:

return n*func(n-1) #func( )调用func( )

print(func(5))

运行结果为：120

嵌套，指在函数中调用另外的函数。这是程序中常见的一种结构，在此不再赘述。

匿名函数

Python中可以在参数前加上关键字lambda定义一个匿名函数，这样的函数一般都属于“一次性”的。

例如：

程序1：这是一个常规的函数定义和调用。

def f_add(x,y):

return x+y

print(f_add(2,3))

输出结果：5

程序2：使用lambda定义匿名函数。

f_add=lambda x,y:x+y

print(f_add(2,3))

输出结果：5

从上面的代码可以看出，使用lambda仅仅减少了一行代码。f_add=lambda x,y:x+y中的f_add不是变量名，而是函数名。程序1和程序2的print( )语句中的参数都是一样的——调用函数f_add( )。所以，匿名函数并没有太多的优点。

Python函数及变量的定义和使用

def 函数名():                                                

   函数体                                             

   return  返回值                            

def 函数名（非可选参数，可选参数）:

   函数体 

return 返回值

def 函数名(参数，*b):

    函数体

    return 返回值

函数名 = lambda 参数 : 表达式

例1：f = lambda x , y  :  x + y                        

调用：f(6 + 8)     输出：14                             

例2： f = lambda : "没有参数的lambda函数！"

调用： print(f())    输出: 没有参数的lambda函数!

Python函数和模块的定义与使用，包括变量的类型及匿名函数用法

函数是组织好，可重复使用的，用来实现相关功能的代码段

函数提高了代码的重复利用率和应用的模块性。

除Python自带的函数之外，也可以自己创建函数，叫做自定义函数

语法：

函数代码块以 def 开头

参数为 输入值 ，放于函数名后口号里面，

函数内容以冒号:开始，函数体缩进， return 返回 输出值

函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值，此时，如果多个函数则不需要按照指定顺序。

在定义函数时，指定参数默认值。调用时如果不传入参数，则使用默认值

不定长部分如果没有指定参数，传入是一个空元组

加了 两个星号 ** 的参数会以字典的形式导入

/ 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。

3.8版本之后的才能使用

不使用 def 定义函数，没有函数名

lamdba主体时一个表达式，而不是代码块，函数体比def简单很多

定义在函数内部的为局部变量，仅能在函数内部使用

定义在函数外部的为全局变量，可在全局使用

模块是将包含所有定义的函数和变量的文件，一般将同类功能的函数组和在一起称为模块。

模块需要导入后，在调用相应函数进行使用

模块导入的方法：

从模块中导入一个指定的部分

把一个模块的所有内容全都导入

解析Python函数变量如何使用

刚学用Python的时候，特别是看一些库的源码时，经常会看到func(*args, **kwargs)这样的函数定义，这个*和**让人有点费解。其实只要把函数参数定义搞清楚了，就不难理解了。

先说说函数定义，我们都知道，下面的代码定义了一个函数funcA

def funcA():

pass

显然，函数funcA没有参数（同时啥也不干:D）。

下面这个函数funcB就有两个参数了，

def funcB(a, b):

print a

print b

调用的时候，我们需要使用函数名，加上圆括号扩起来的参数列表，比如 funcB(100, 99)，执行结果是：

100

99

很明显，参数的顺序和个数要和函数定义中一致，如果执行funcB(100)，Python会报错的：

TypeError: funcB() takes exactly 2 arguments (1 given)

我们可以在函数定义中使用参数默认值，比如

def funcC(a, b=0):

print a

print b

在函数funcC的定义中，参数b有默认值，是一个可选参数，如果我们调用funcC(100)，b会自动赋值为0。

OK，目前为止，我们要定义一个函数的时候，必须要预先定义这个函数需要多少个参数（或者说可以接受多少个参数）。一般情况下这是没问题的，但是也有在定义函数的时候，不能知道参数个数的情况（想一想C语言里的printf函数），在Python里，带*的参数就是用来接受可变数量参数的。看一个例子

def funcD(a, b, *c):

print a

print b

print "length of c is: %d " % len(c)

print c

调用funcD(1, 2, 3, 4, 5, 6)结果是

1

2

length of c is: 4

(3, 4, 5, 6)

我们看到，前面两个参数被a、b接受了，剩下的4个参数，全部被c接受了，c在这里是一个tuple。我们在调用funcD的时候，至少要传递2个参数，2个以上的参数，都放到c里了，如果只有两个参数，那么c就是一个empty tuple。

好了，一颗星我们弄清楚了，下面轮到两颗星。

上面的例子里，调用函数的时候，传递的参数都是根据位置来跟函数定义里的参数表匹配的，比如funcB(100, 99)和funcB(99, 100)的执行结果是不一样的。在Python里，还支持一种用关键字参数(keyword argument)调用函数的办法，也就是在调用函数的时候，明确指定参数值付给那个形参。比如还是上面的funcB(a, b)，我们通过这两种方式调用

funcB(a=100, b=99)

和

funcB(b=99, a=100)

结果跟funcB(100, 99)都是一样的，因为我们在使用关键字参数调用的时候，指定了把100赋值给a，99赋值给b。也就是说，关键字参数可以让我们在调用函数的时候打乱参数传递的顺序！

另外，在函数调用中，可以混合使用基于位置匹配的参数和关键字参数，前题是先给出固定位置的参数，比如

def funcE(a, b, c):

print a

print b

print c

调用funcE(100, 99, 98)和调用funcE(100, c=98, b=99)的结果是一样的。

好了，经过以上铺垫，两颗星总算可以出场了：

如果一个函数定义中的最后一个形参有 ** （双星号）前缀,所有正常形参之外的其他的关键字参数都将被放置在一个字典中传递给函数，比如：

def funcF(a, **b):

print a

for x in b:

print x + ": " + str(b[x])

调用funcF(100, c='你好', b=200)，执行结果

100

c: 你好

b: 200

大家可以看到，b是一个dict对象实例，它接受了关键字参数b和c。

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