python-函数

一、初识函数

函数定义与调用

#函数定义
def mylen():
    """计算s1的长度"""
    s1 = "hello world"
    length = 0
    for i in s1:
        length = length+1
    print(length)

#函数调用  
mylen()

总结一：

定义：def 关键词开头，空格之后接函数名称和圆括号()，最后还有一个":"。

　　　def 是固定的，不能变，必须是连续的def三个字母，不能分开。。。它们要相亲相爱的在一起。

　　　空格 为了将def关键字和函数名分开，必须空(四声)，当然你可以空2格、3格或者你想空多少都行，但正常人还是空1格。

　　　函数名：函数名只能包含字符串、下划线和数字且不能以数字开头。虽然函数名可以随便起，但我们给函数起名字还是要尽量简短，并能表达函数功能

　　　括号：是必须加的，先别问为啥要有括号，总之加上括号就对了！

注释：每一个函数都应该对功能和参数进行相应的说明，应该写在函数下面第一行。以增强代码的可读性。

调用：就是 函数名() 要记得加上括号，好么好么好么。

函数的返回值

刚刚我们就写了一个函数，这个函数可以帮助我们计算字符串的长度，并且把结果打印出来。但是，这和我们的len方法还不是太一样。哪里不一样呢？以前我们调用len方法会得到一个值，我们必须用一个变量来接收这个值。

str_len = len('hello,world')

这个str_len就是‘hello，world’的长度。那我们自己写的函数能做到这一点么？我们也来试一下。

#函数定义
def mylen():
    """计算s1的长度"""
    s1 = "hello world"
    length = 0
    for i in s1:
        length = length+1
    print(length)

#函数调用
str_len = mylen()
print('str_len : %s'%str_len)

很遗憾，如果你执行这段代码，得到的str_len 值为None，这说明我们这段代码什么也没有给你返回。

那如何让它也想len函数一样返回值呢？

#函数定义
def mylen():
    """计算s1的长度"""
    s1 = "hello world"
    length = 0
    for i in s1:
        length = length+1
    return length

#函数调用
str_len = mylen()
print('str_len : %s'%str_len)

我们只需要在函数的最后加上一个return，return后面写上你要返回的值就可以了。

接下来，我们就来研究一下这个return的用法。

return关键字的作用

　　return 是一个关键字，在pycharm里，你会看到它变成蓝色了。你必须一字不差的把这个单词给背下来。

　　这个词翻译过来就是“返回”，所以我们管写在return后面的值叫“返回值”

要研究返回值，我们还要知道返回值有几种情况：分别是没有返回值、返回一个值、返回多个值

没有返回值

　　不写return的情况下，会默认返回一个None：我们写的第一个函数，就没有写return，这就是没有返回值的一种情况。　

#函数定义
def mylen():
    """计算s1的长度"""
    s1 = "hello world"
    length = 0
    for i in s1:
        length = length+1
    print(length)

#函数调用
str_len = mylen()
#因为没有返回值，此时的str_len为None
print('str_len : %s'%str_len)

　　只写return，后面不写其他内容，也会返回None，有的同学会奇怪，既然没有要返回的值，完全可以不写return，为什么还要写个return呢？这里我们要说一下return的其他用法，就是一旦遇到return，结束整个函数。　　

def ret_demo():
    print(111)
    return
    print(222)

ret = ret_demo()
print(ret)

      return None：和上面的两种情况一样，我们一般不这样写。

def ret_demo():
    print(111)
    return None
    print(222)

ret = ret_demo()
print(ret)

返回一个值

      刚刚我们已经写过一个返回一个值的情况，只需在return后面写上要返回的内容即可。　

#函数定义
def mylen():
    """计算s1的长度"""
    s1 = "hello world"
    length = 0
    for i in s1:
        length = length+1
    return length

#函数调用
str_len = mylen()
print('str_len : %s'%str_len)

　　注意：return和返回值之间要有空格，可以返回任意数据类型的值

返回多个值

　　可以返回任意多个、任意数据类型的值

def ret_demo1():
    '''返回多个值''' 
    return 1,2,3,4


def ret_demo2():
    '''返回多个任意类型的值'''
    return 1,['a','b'],3,4

ret1 = ret_demo1()
print(ret1)
ret2 = ret_demo2()
print(ret2)

　　返回的多个值会被组织成元组被返回，也可以用多个值来接收

def ret_demo2():
    return 1,['a','b'],3,4

#返回多个值，用一个变量接收
ret2 = ret_demo2()
print(ret2)

#返回多个值，用多个变量接收
a,b,c,d = ret_demo2()
print(a,b,c,d)

#用多个值接收返回值：返回几个值，就用几个变量接收
a,b,c,d = ret_demo2()
print(a,b,c,d)

　　原因：　　

>>> 1,2  #python中把用逗号分割的多个值就认为是一个元组。
(1, 2)
>>> 1,2,3,4
(1, 2, 3, 4)
>>> (1,2,3,4)
(1, 2, 3, 4)

#序列解压一
>>> a,b,c,d = (1,2,3,4)
>>> a
>>> b
>>> c
>>> d
#序列解压二
>>> a,_,_,d=(1,2,3,4)
>>> a
>>> d
>>> a,*_=(1,2,3,4)
>>> *_,d=(1,2,3,4)
>>> a
>>> d
#也适用于字符串、列表、字典、集合
>>> a,b = {'name':'eva','age':18} 
>>> a
'name'
>>> b
'age'

函数的参数 

#函数定义
def mylen(s1):
    """计算s1的长度"""
    length = 0
    for i in s1:
        length = length+1
    return length

#函数调用
str_len = mylen("hello world")
print('str_len : %s'%str_len)

我们告诉mylen函数要计算的字符串是谁，这个过程就叫做 传递参数，简称传参，我们调用函数时传递的这个“hello world”和定义函数时的s1就是参数。

实参与形参

参数还有分别：

我们调用函数时传递的这个“hello world”被称为实际参数，因为这个是实际的要交给函数的内容，简称实参。

定义函数时的s1，只是一个变量的名字，被称为形式参数，因为在定义函数的时候它只是一个形式，表示这里有一个参数，简称形参。　　

传递多个参数

参数可以传递多个，多个参数之间用逗号分割。

def mymax(x,y):
    the_max = x if x > y else y
    return the_max

ma = mymax(10,20)
print(ma)

也正是因为需要传递多个参数、可以传递多个参数，才会有了后面这一系列参数相关的故事。。。

位置参数

　　站在实参角度

　　　　1.按照位置传值

def mymax(x,y):
    #此时x=10,y=20
    the_max = x if x > y else y
    return the_max

ma = mymax(10,20)
print(ma)

　　　　2.按照关键字传值

def mymax(x,y):
    #此时x = 20,y = 10
    print(x,y)
    the_max = x if x > y else y
    return the_max

ma = mymax(y = 10,x = 20)
print(ma)

　　　　3.位置、关键字形式混着用

def mymax(x,y):
    #此时x = 10,y = 20
    print(x,y)
    the_max = x if x > y else y
    return the_max

ma = mymax(10,y = 20)
print(ma)

　　　　　　正确用法

　　　　　　问题一:位置参数必须在关键字参数的前面

　　　　　　问题二:对于一个形参只能赋值一次　　　　　　

　　站在形参角度

　　　　位置参数必须传值

def mymax(x,y):
    #此时x = 10,y = 20
    print(x,y)
    the_max = x if x > y else y
    return the_max

#调用mymax不传递参数
ma = mymax()
print(ma)

#结果
TypeError: mymax() missing 2 required positional arguments: 'x' and 'y'

默认参数

　　　　1.正常使用

　　　　　　使用方法

　　　　　　为什么要有默认参数：将变化比较小的值设置成默认参数

　　　　2.默认参数的定义

def stu_info(name,sex = "male"):
    """打印学生信息函数，由于班中大部分学生都是男生，
        所以设置默认参数sex的默认值为'male'
    """
    print(name,sex)


stu_info('alex')
stu_info('eva','female')

　　　　3.参数陷阱：默认参数是一个可变数据类型

def defult_param(a,l = []):
    l.append(a)
    print(l)

defult_param('alex')
defult_param('egon')

动态参数

　　按位置传值多余的参数都由args统一接收，保存成一个元组的形式

def mysum(*args):
    the_sum = 0
    for i in args:
        the_sum+=i
    return the_sum

the_sum = mysum(1,2,3,4)
print(the_sum)

def stu_info(**kwargs):
    print(kwargs)
    print(kwargs['name'],kwargs['sex'])

stu_info(name = 'alex',sex = 'male')

　　实际开发中：

　　未来还会用到的场景。。。

　　问题：

　　　　位置参数、默认参数、动态参数定义的顺序以及接收的结果？

本章小结

面向过程编程的问题：代码冗余、可读性差、可扩展性差(不易修改)

定义函数的规则：

1.定义：def 关键词开头，空格之后接函数名称和圆括号()。
2.参数：圆括号用来接收参数。若传入多个参数，参数之间用逗号分割。
　　　　参数可以定义多个，也可以不定义。
　　　　参数有很多种，如果涉及到多种参数的定义，应始终遵循位置参数、*args、默认参数、**kwargs顺序定义。
　　　　如上述定义过程中某参数类型缺省，其他参数依旧遵循上述排序
3.注释：函数的第一行语句应该添加注释。
4.函数体：函数内容以冒号起始，并且缩进。
5.返回值：return [表达式] 结束函数。不带表达式的return相当于返回 None

def 函数名(参数1,参数2,*args,默认参数,**kwargs):
        """注释：函数功能和参数说明"""
        函数体
        ……
        return 返回值

调用函数的规则：

1.函数名()
    函数名后面+圆括号就是函数的调用。
2.参数：
    圆括号用来接收参数。
    若传入多个参数：
        应按先位置传值，再按关键字传值
        具体的传入顺序应按照函数定义的参数情况而定
3.返回值
    如果函数有返回值，还应该定义“变量”接收返回值
    如果返回值有多个，也可以用多个变量来接收，变量数应和返回值数目一致

无返回值的情况：
函数名()

有返回值的情况：
变量 = 函数名()

多个变量接收多返回值：
变量1，变量2，... = 函数名()

 二、函数进阶

命名空间和作用域

在这里我们首先回忆一下python代码运行的时候遇到函数是怎么做的。

从python解释器开始执行之后，就在内存中开辟了一个空间

每当遇到一个变量的时候，就把变量名和值之间的对应关系记录下来。

但是当遇到函数定义的时候解释器只是象征性的将函数名读入内存，表示知道这个函数的存在了，至于函数内部的变量和逻辑解释器根本不关心。

等执行到函数调用的时候，python解释器会再开辟一块内存来存储这个函数里的内容，这个时候，才关注函数里面有哪些变量，而函数中的变量会存储在新开辟出来的内存中。函数中的变量只能在函数的内部使用，并且会随着函数执行完毕，这块内存中的所有内容也会被清空。

我们给这个“存放名字与值的关系”的空间起了一个名字——叫做命名空间

代码在运行伊始，创建的存储“变量名与值的关系”的空间叫做全局命名空间，在函数的运行中开辟的临时的空间叫做局部命名空间

命名空间的本质：存放名字与值的绑定关系

命名空间一共分为三种：

　　全局命名空间

　　局部命名空间

　　内置命名空间

*内置命名空间中存放了python解释器为我们提供的名字：input,print,str,list,tuple...它们都是我们熟悉的，拿过来就可以用的方法。

三种命名空间之间的加载与取值顺序：

加载顺序：内置命名空间(程序运行前加载)->全局命名空间(程序运行中：从上到下加载)->局部命名空间(程序运行中：调用时才加载)

取值：

　　在局部调用：局部命名空间->全局命名空间->内置命名空间

x = 1
def f(x):
    print(x)

print(10)

　　在全局调用：全局命名空间->内置命名空间

x = 1
def f(x):
    print(x)

f(10)
print(x)

print(max)

作用域

作用域就是作用范围，按照生效范围可以分为全局作用域和局部作用域。

全局作用域：包含内置名称空间、全局名称空间，在整个文件的任意位置都能被引用、全局有效

局部作用域：局部名称空间，只能在局部范围内生效

global关键字

a = 10
def func():
    global a
    a = 20

print(a)
func()
print(a)

函数的嵌套和作用域链

　　函数的嵌套调用

def max2(x,y):
    m  = x if x>y else y
    return m

def max4(a,b,c,d):
    res1 = max2(a,b)
    res2 = max2(res1,c)
    res3 = max2(res2,d)
    return res3

# max4(23,-7,31,11)

　　函数的嵌套定义

def f1():
    print("in f1")
    def f2():
        print("in f2")

    f2()
f1()

def f1():
    def f2():
        def f3():
            print("in f3")
        print("in f2")
        f3()
    print("in f1")
    f2()
    
f1()

 　　函数的作用域链

def f1():
    a = 1
    def f2():
        print(a)
    f2()

f1()

def f1():
    a = 1
    def f2():
        def f3():
            print(a)
        f3()
    f2()

f1()

def f1():
    a = 1
    def f2():
        a = 2
    f2()
    print('a in f1 : ',a)

f1()

  　　nonlocal关键字

# 1.外部必须有这个变量
# 2.在内部函数声明nonlocal变量之前不能再出现同名变量
# 3.内部修改这个变量如果想在外部有这个变量的第一层函数中生效

def f1():
    a = 1
    def f2():
        nonlocal a
        a = 2
    f2()
    print('a in f1 : ',a)

f1()

函数名的本质

函数名本质上就是函数的内存地址

1.可以被引用

def func():
    print('in func')

f = func
print(f)

2.可以被当作容器类型的元素

def f1():
    print('f1')


def f2():
    print('f2')


def f3():
    print('f3')

l = [f1,f2,f3]
d = {'f1':f1,'f2':f2,'f3':f3}
#调用
l[0]()
d['f2']()

3.可以当作函数的参数和返回值

*不明白？那就记住一句话，就当普通变量用

第一类对象的概念

闭包

def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)

闭包函数：

内部函数包含对外部作用域而非全剧作用域名字的引用，该内部函数称为闭包函数
#函数内部定义的函数称为内部函数

由于有了作用域的关系，我们就不能拿到函数内部的变量和函数了。如果我们就是想拿怎么办呢？返回呀！

我们都知道函数内的变量我们要想在函数外部用，可以直接返回这个变量，那么如果我们想在函数外部调用函数内部的函数呢？

是不是直接就把这个函数的名字返回就好了？

这才是闭包函数最常用的用法

def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    return inner

f = func()
f()

判断闭包函数的方法__closure__

#输出的__closure__有cell元素 ：是闭包函数
def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f = func()
f()

#输出的__closure__为None ：不是闭包函数
name = 'egon'
def func2():
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f2 = func2()
f2()

def wrapper():
    money = 1000
    def func():
        name = 'eva'
        def inner():
            print(name,money)
        return inner
    return func

f = wrapper()
i = f()
i()

from urllib.request import urlopen

def index():
    url = "http://www.xiaohua100.cn/index.html"
    def get():
        return urlopen(url).read()
    return get

xiaohua = index()
content = xiaohua()
print(content)

本章小结

命名空间：

　　一共有三种命名空间从大范围到小范围的顺序：内置命名空间、全局命名空间、局部命名空间

作用域（包括函数的作用域链）：

小范围的可以用大范围的
但是大范围的不能用小范围的
范围从大到小（图）

在小范围内，如果要用一个变量，是当前这个小范围有的，就用自己的
如果在小范围内没有，就用上一级的，上一级没有就用上上一级的，以此类推。
如果都没有，报错

函数的嵌套：

　　嵌套调用

　　嵌套定义：定义在内部的函数无法直接在全局被调用

函数名的本质：

　　就是一个变量，保存了函数所在的内存地址

闭包：

　　内部函数包含对外部作用域而非全剧作用域名字的引用，该内部函数称为闭包函数

 三、装饰器

一、装饰器概念

　　装饰器的功能：在不修改原函数及其调用方式的情况下对原函数功能进行扩展

　　装饰器的本质：就是一个闭包函数

那么我们先来看一个简单的装饰器：实现计算每个函数的执行时间的功能

import time 
def  wrapper(func):
        def inner():
              start=time.time()
              func()
              end=time.time()
              print(end-start)
        return inner 
    
def  hahaha():
        time.sleep(1)
        print('aaaaa')
hahaha=wrapper(hahaha)
hahaha()    

上面的功能有点不简介，不完美，下面就引进了语法糖。

import time
def wrapper(func):
        def inner():
               start=time.time()
               func()
               end=time.time()
               print(end-start)
        return inner
@wrapper
def  kkk():#相当于kkk=wrapper(kkk)
    print('aaaaa')
kkk()             

以上的装饰器都是不带参数的函数，现在装饰一个带参数的该怎么办呢?

def timer(func):
    def inner(a):
        start = time.time()
        func(a)
        print(time.time() - start)
    return inner

@timer
def func1(a):
    print(a)

func1(1)

import time
def timer(func):
    def inner(*args,**kwargs):
        start = time.time()
        re = func(*args,**kwargs)
        print(time.time() - start)
        return re
    return inner

@timer   #==> func2 = timer(func2)
def func2(a):
    print('in func2 and get a:%s'%(a))
    return 'fun2 over'

func2('aaaaaa','bbbbbb')
print(func2('aaaaaa'))

import time
def timer(func):
    def inner(*args,**kwargs):
        start = time.time()
        re = func(*args,**kwargs)
        end=time.time()
        print(end- start)
        return re
    return inner

@timer   #==> func1 = timer(func1)
def func1(a,b):
    print('in func1')
    print(a,b)

@timer   #==> func1 = timer(func1)
def func2(a):
    print('in func2 and get a:%s'%(a))
    return 'fun2 over'

func1(1,2)
print(func2('aaaaaa'))

import time
def timer(func):
    def inner(*args,**kwargs):
        start = time.time()
        re = func(*args,**kwargs)
        end=time.time()
        print(end - start)
        return re
    return inner

@timer   #==> func1 = timer(func1)
def jjj(a):
    print('in jjj and get a:%s'%(a))
    return 'fun2 over'

jjj('aaaaaa')
print(jjj('aaaaaa'))

二、开放封闭原则

1.对扩展是开放的

2.对修改是封闭的

 三、装饰器的固定结构

import time
def wrapper(func):  # 装饰器
    def inner(*args, **kwargs):
        '''函数执行之前的内容扩展'''
        ret = func(*args, **kwargs)
         '''函数执行之前的内容扩展'''
        return ret
    return inner

@wrapper  # =====>aaa=timmer(aaa)
def aaa():
    time.sleep(1)
    print('fdfgdg')
aaa()

 四、带参数的装饰器

带参数的装饰器：就是给装饰器传参

　　　　　　　　用处：就是当加了很多装饰器的时候，现在忽然又不想加装饰器了，想把装饰器给去掉了，但是那么多的代码，一个一个的去闲的麻烦，那么，我们可以利用带参数的装饰器去装饰它，这就他就像一个开关一样，要的时候就调用了，不用的时候就去掉了。给装饰器里面传个参数，那么那个语法糖也要带个括号。在语法糖的括号内传参。在这里，我们可以用三层嵌套，弄一个标识为去标识。如下面的代码示例

# 带参数的装饰器：（相当于开关）为了给装饰器传参
# F=True#为True时就把装饰器给加上了
F=False#为False时就把装饰器给去掉了
def outer(flag):
    def wrapper(func):
        def inner(*args,**kwargs):
            if flag:
                print('before')
                ret=func(*args,**kwargs)
                print('after')
            else:
                ret = func(*args, **kwargs)
            return ret
        return inner
    return wrapper

@outer(F)#@wrapper
def hahaha():
    print('hahaha')

@outer(F)
def shuangwaiwai():
    print('shuangwaiwai')

hahaha()
shuangwaiwai()

 五、多个装饰器装饰一个函数

def qqqxing(fun):
    def inner(*args,**kwargs):
        print('in qqxing: before')
        ret = fun(*args,**kwargs)
        print('in qqxing: after')
        return ret
    return inner

def pipixia(fun):
    def inner(*args,**kwargs):
        print('in qqxing: before')
        ret = fun(*args,**kwargs)
        print('in qqxing: after')
        return ret
    return inner
@qqqxing
@pipixia
def dapangxie():
    print('饿了吗')
dapangxie()

'''
@qqqxing和@pipixia的执行顺序：先执行qqqxing里面的 print('in qqxing: before')，然后跳到了pipixia里面的
        print('in qqxing: before')
        ret = fun(*args,**kwargs)
        print('in qqxing: after')，完了又回到了qqqxing里面的 print('in qqxing: after')。所以就如下面的运行结果截图一样
'''

 

 上例代码的运行结果截图

六、统计多少个函数被装饰了的小应用

统计多少个函数被我装饰了
l=[]
def wrapper(fun):
    l.append(fun)#统计当前程序中有多少个函数被装饰了
    def inner(*args,**kwargs):
        # l.append(fun)#统计本次程序执行有多少个带装饰器的函数被调用了
        ret = fun(*args,**kwargs)
        return ret
    return inner

@wrapper
def f1():
    print('in f1')

@wrapper
def f2():
    print('in f2')

@wrapper
def f3():
    print('in f3')
print(l)

待续

 

闭包

什么是闭包？ 
内部函数引用了外部函数的变量

看下面的代码

def f(b):
    def f1():
        print(b)
    f1()
    print(f1.__closure__)

f(1)

 

输出如下：

E:\python\python_sdk\python.exe E:/python/py_pro/3.装饰器.py
---被装饰函数执行之前要添加的代码---
------method------
---被装饰函数执行之后要添加的代码---
(('safly',), {'a': 'b'})

Process finished with exit code 0