图解python | 函数

ShowMeAI研究中心

作者：韩信子@ShowMeAI
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1.Python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。

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道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。

2.定义一个函数

你可以定义一个由自己想要功能的函数，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。

一个函数实例

（1）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。如下为示例代码（代码可以在在线python3环境中运行）：

让我们使用函数来输出"Hello World！"：

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

hello()

更复杂点的应用，函数中带上参数变量:

def my_max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b
 
a = 4
b = 5
print(my_max(a, b))

以上实例输出结果：

计算面积函数，如下为示例代码（代码可以在在线python3环境中运行）：

# 计算面积函数
def cal_area(width, height):
    return width * height
 
def my_welcome(name):
    print("Welcome", name)
 
my_welcome("ShowMeAI")
w = 4
h = 5
print("width =", w, " height =", h, " area =", cal_area(w, h))

以上实例输出结果：

Welcome ShowMeAI
width = 4  height = 5  area = 20

3.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。

定义函数 & 调用函数

如下代码调用了 print_myself() 函数：

# 定义函数
def print_myself( str ):
   # 打印任何传入的字符串
   print (str)
   return
 
# 调用函数
print_myself("调用用户自定义函数!")
print_myself("再次调用同一函数")

以上实例输出结果：

调用用户自定义函数!
再次调用同一函数

4.参数传递

在 python 中，类型属于对象，变量是没有类型的：

a=[1,2,3]

a="ShowMeAI"

以上代码中，[1,2,3] 是 List 类型，"ShowMeAI" 是 String 类型，而变量 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。

（1）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=10 后再赋值 a=5，这里实际是新生成一个 int 值对象 5，再让 a 指向它，而 10 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 l=[1,2,3,4] 后再赋值 l[2]=5 则是将 list l 的第三个元素值更改，本身l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 func(a)，传递的只是 a 的值，没有影响 a 对象本身。如果在 func(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 func(l)，则是将 l 真正的传过去，修改后 func 外部的 l 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。

（2）python传不可变对象实例

通过 id() 函数来查看内存地址变化：

def my_change(a):
    print(id(a))   # 指向的是同一个对象
    a=10
    print(id(a))   # 一个新对象
 
a=5
print(id(a))
my_change(a)

以上实例输出结果为：

9788736
9788736
9788896

可以看见在调用函数前后，形参和实参指向的是同一个对象（对象 id 相同），在函数内部修改形参后，形参指向的是不同的 id。

（3）传可变对象实例

可变对象在函数里修改了参数，那么在调用这个函数的函数里，原始的参数也被改变了。如下为示例代码（代码可以在在线python3环境中运行）：

def change_list( 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]
change_list( mylist )
print ("函数外取值: ", mylist)

传入函数的和在末尾添加新内容的对象用的是同一个引用。故输出结果如下：

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

5.参数

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

函数调用

（1）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。

调用 print_myself() 函数，你必须传入一个参数，不然会出现语法错误：

def print_myself( str ):
   "打印任何传入的字符串"
   print(str)
   return
 
# 调用 print_myself 函数，不加参数会报错
print_myself()

以上实例输出结果：

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 10, in <module>
    print_myself()
TypeError: print_myself() missing 1 required positional argument: 'str'

（2）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。

以下实例在函数 print_myself() 调用时使用参数名：

def print_myself( str ):
   "打印任何传入的字符串"
   print(str)
   return
 
#调用print_myself函数
print_myself( str = "ShowMeAI知识社区")

以上实例输出结果：

ShowMeAI知识社区

以下示例代码（在线python3环境）中演示了函数参数的使用不需要使用指定顺序：

def print_info( name, age ):
   "打印任何传入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年龄: ", age)
   return
 
#调用print_info函数
print_info( age=30, name="ShowMeAI" )

以上实例输出结果：

名字:  ShowMeAI
年龄:  30

（3）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。以下代码（在线python3环境）中如果没有传入 age 参数，则使用默认值：

def print_info( name, age = 35 ):
   "打印任何传入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年龄: ", age)
   return
 
#调用print_info函数
print_info( age=30, name="ShowMeAI" )
print("------------------------")
print_info( name="ShowMeAI" )

以上实例输出结果：

名字:  ShowMeAI
年龄:  30
------------------------
名字:  ShowMeAI
年龄:  35

（4）不定长参数

你可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数，和上述 2 种参数不同，声明时不会命名。基本语法如下：

def function_name([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。

def print_info( arg1, *vartuple ):
   "打印任何传入的参数"
   print("输出: ")
   print(arg1)
   print(vartuple)
 
# 调用print_info 函数
print_info( 100, 90, 80 )

以上实例输出结果：

输出: 
100
(90, 80)

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。如下代码（在线python3环境）：

def print_info( arg1, *vartuple ):
   "打印任何传入的参数"
   print("输出: ")
   print(arg1)
   for var in vartuple:
      print (var)
   return
 
# 调用printinfo 函数
print_info( 100 )
print_info( 90, 80, 70 )

以上实例输出结果：

输出:
100
输出:
90
80
70

还有一种就是参数带两个星号 **基本语法如下：

def function_name([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。

def print_info( arg1, **vardict ):
   "打印任何传入的参数"
   print("输出: ")
   print(arg1)
   print(vardict)
 
# 调用print_info 函数
print_info(1, a=2,b=3)

以上实例输出结果：

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,c=3) # 正常
f(1,2,3)   # 报错

6.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。

匿名函数（lambda函数）

（1）语法

lambda 函数的语法只包含一个语句，如下：

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

如下实例：

my_sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
 
# 调用my_sum函数
print ("相加后的值为 : ", my_sum( 10, 20 ))
print ("相加后的值为 : ", my_sum( 20, 20 ))

以上实例输出结果：

相加后的值为 :  30
相加后的值为 :  40

7.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。之前的例子都没有示范如何返回数值，以下实例演示了 return 语句的用法：

def my_sum( arg1, arg2 ):
   # 返回2个参数的和."
   total = arg1 + arg2
   print("函数内 : ", total)
   return total
 
# 调用sum函数
total = my_sum( 10, 20 )
print("函数外 : ", total)

以上实例输出结果：

函数内 :  30
函数外 :  30

8.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

9.视频教程

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图解python | 函数

1.Python函数

2.定义一个函数

（1）语法

3.函数调用

4.参数传递

（1）可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

（2）python传不可变对象实例

（3）传可变对象实例

5.参数

（1）必需参数

（2）关键字参数

（3）默认参数

（4）不定长参数

6.匿名函数

（1）语法

7.return语句

8.强制位置参数

9.视频教程

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