Python中的函数(二)

                        Python中的函数(二)

  在上一篇文章中提到了Python中函数的定义和使用,在这篇文章里我们来讨论下关于函数的一些更深的话题。在学习C语言函数的时候,遇到的问题主要有形参实参的区别、参数的传递和改变、变量的作用域。同样在Python中,关于对函数的理解和使用也存在这些问题。下面来逐一讲解。

一.函数形参和实参的区别

  相信有过编程语言经验的朋友对形参和实参这两个东西并不陌生。形参全称是形式参数,在用def关键字定义函数时函数名后面括号里的变量称作为形式参数。实参全称为实际参数,在调用函数时提供的值或者变量称作为实际参数。举个例子:

#这里的a和b就是形参
def add(a,b):
    return a+b

#这里的1和2是实参
add(1,2)
x=2
y=3
#这里的x和y是实参
add(x,y)

二.参数的传递和改变

  在大多数高级语言当中,对参数的传递方式这个问题的理解一直是个难点和重点,因为它理解起来并不是那么直观明了,但是不理解的话在编写程序的时候又极其容易出错。下面我们来探讨一下Python中的函数参数的传递问题。

  首先在讨论这个问题之前,我们需要明确一点就是在Python中一切皆对象,变量中存放的是对象的引用。这个确实有点难以理解,“一切皆对象”?对,在Python中确实是这样,包括我们之前经常用到的字符串常量,整型常量都是对象。不信的话可以验证一下:

print id(5)
print id('python')
x=2
print id(x)
y='hello'
print id(y)

 

  这段代码的运行结果是:

  

  先解释一下函数id( )的作用。下面这段话是官方文档对id()函数的解释:

  

  显而易见,id(object)函数是返回对象object在其生命周期内位于内存中的地址,id函数的参数类型是一个对象,因此对于这个语句

id(2)没有报错,就可以知道2在这里是一个对象。下面再看几个例子:

x=2
print id(2)
print id(x)
y='hello'
print id('hello')
print id(y)

  其运行结果为:

  

  从结果可以看出,id(x)和id(2)的值是一样的,id(y)和id('hello')的值也是一样的。

  在Python中一切皆对象,像2,'hello'这样的值都是对象,只不过5是一个整型对象,而'hello'是一个字符串对象。上面的x=2,在Python中实际的处理过程是这样的:先申请一段内存分配给一个整型对象来存储整型值2,然后让变量x去指向这个对象,实际上就是指向这段内存(这里有点和C语言中的指针类似)。而id(2)和id(x)的结果一样,说明id函数在作用于变量时,其返回的是变量指向的对象的地址。因为变量也是对象,所以在这里可以将x看成是对象2的一个引用。

  下面再看几个例子:

x=2
print id(x)
y=2
print id(y)
s='hello'
print id(s)
t=s
print id(t)

  其运行结果为:

  

  从运行结果可以看到id(x)和id(y)的结果是相同的,id(s)和id(t)的结果也是相同的。这说明x和y指向的是同一对象,而t和s也是指向的同一对象。x=2这句让变量x指向了int类型的对象2,而y=2这句执行时,并不重新为2分配空间,而是让y直接指向了已经存在的int类型的对象2.这个很好理解,因为本身只是想给y赋一个值2,而在内存中已经存在了这样一个int类型对象2,所以就直接让y指向了已经存在的对象。这样一来不仅能达到目的,还能节约内存空间。t=s这句变量互相赋值,也相当于是让t指向了已经存在的字符串类型的对象'hello'(这个原理和C语言中指针的互相赋值有点类似)。

  看这幅图就理解了:

  

  下面再看几个例子:

x=2
print id(2)
print id(x)
x=3
print id(3)
print id(x)
L=[1,2,3]
M=L
print id(L)
print id(M)
print id(L[2])
L[0]=2
print id(L)
print M

  运行结果为:

  

  下面来分析一下这个结果,两次的id(x)的值不同,这个可能让人有点难以理解。注意,在Python中,单一元素的对象是不允许更改的,比如整型数据、字符串、浮点数等。x=3这句的执行过程并不是先获取x原来指向的对象的地址,再把内存中的值更改为3,而是新申请一段内存来存储对象3,再让x去指向对象3,所以两次id(x)的值不同。然而为何改变了L中的某个子元素的值后,id(L)的值没有发生改变?在Python中,复杂元素的对象是允许更改的,比如列表、字典、元组等。Python中变量存储的是对象的引用,对于列表,其id()值返回的是列表第一个子元素L[0]的存储地址。就像上面的例子,L=[1,2,3],这里的L有三个子元素L[0],L[1],L[2],L[0]、L[1]、L[2]分别指向对象1、2、3,id(L)值和对象3的存储地址相同,看下面这个图就明白了:

  

  因为L和M指向的是同一对象,所以在更改了L中子元素的值后,M也相应改变了,但是id(L)值并没有改变,因为这句L[0]=2只是让L[0]重新指向了对象2,而L[0]本身的存储地址并没有发生改变,所以id(L)的值没有改变( id(L)的值实际等于L[0]本身的存储地址)。

 

  下面就来讨论一下函数的参数传递和改变这个问题。

  在Python中参数传递采用的是值传递,这个和C语言有点类似。先看几个例子:

def modify1(m,K):
    m=2
    K=[4,5,6]
    return 
    
def modify2(m,K):
    m=2
    K[0]=0
    return

n=100
L=[1,2,3]
modify1(n,L)
print n
print L
modify2(n,L)
print n
print L
    

  程序运行结果为:

  

  从结果可以看出,执行modify1( )之后,n和L都没有发生任何改变;执行modify2( )后,n还是没有改变,L发生了改变。因为在Python中参数传递采用的是值传递方式,在执行函数modify1时,先获取n和L的id( )值,然后为形参m和K分配空间,让m和K分别指向对象100和对象[1,2,3]。m=2这句让m重新指向对象2,而K=[4,5,6]这句让K重新指向对象[4,5,6]。这种改变并不会影响到实参n和L,所以在执行modify1之后,n和L没有发生任何改变;在执行函数modify2时,同理,让m和K分别指向对象2和对象[1,2,3],然而K[0]=0让K[0]重新指向了对象0(注意这里K和L指向的是同一段内存),所以对K指向的内存数据进行的任何改变也会影响到L,因此在执行modify2后,L发生了改变。

三.变量的作用域

  在Python中,也存在作用域这个问题。在Python中,会为每个层次生成一个符号表,里层能调用外层中的变量,而外层不能调用里层中的变量,并且当外层和里层有同名变量时,外层变量会被里层变量屏蔽掉。举个例子:

def function():
    x=2
    count=2
    while count>0:
        x=3
        print x
        count=count-1

function()        
    

  在函数function中,while循环外面和while循环里面都有变量x,此时,while循环外面的变量x会被屏蔽掉。注意在函数内部定义的变量作用域都仅限于函数内部,在函数外部是不能够调用的,一般称这种变量为局部变量。

  还有一种变量叫做全局变量,它是在函数外部定义的,作用域是整个文件。全局变量可以直接在函数里面应用,但是如果要在函数内部改变全局变量,必须使用global关键字进行声明。

x=2

def fun1():
    print x
    
def fun2():
    global x
    x=3
    print x

fun1()
fun2()
print x

  关于函数的形参和实参、参数的传递以及变量的作用域问题这里就讨论这么多了,关于函数参数的类型问题会在《Python中的函数(三)》中继续讲解。

posted @ 2013-03-15 21:05  Matrix海子  阅读(9895)  评论(7编辑  收藏