Python:函数

函数

Python的函数其实和Java的C的函数差不多,这里只讲讲和Java不同的地方。注意:函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。

函数别名

函数名其实就是指向一个函数对象的引用,完全可以把函数名赋给一个变量,相当于给这个函数起了一个“别名”:

# 变量a指向abs函数
a = abs
print(a(-2.1))
定义函数

在Python中,定义一个函数要使用def语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用return语句返回。

def add(a,b):
    return a+b;

print(add(1,2))

如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为None。return None可以简写为return。还有点和Java不一样的是,函数必须定义在调用的前面,不然会报错。

  • 空函数
    如果想定义一个什么事也不做的空函数,可以用pass语句:
# 定义了一个空函数
def add():
    pass

pass语句什么都不做,那有什么用?实际上pass可以用来作为占位符,比如现在还没想好怎么写函数的代码,就可以先放一个pass,让代码能运行起来。
pass还可以用在其他语句里,比如:

x = 2
if x>0:
    pass

缺少了pass,代码运行就会有语法错误。

  • 参数检查
    在Python里面,当我们调用函数的时候,解释器会帮我检查函数参数的格式是否正确,不正确会报下面的错。
Traceback (most recent call last):
  File "F:/Pythonproject/test_dir/__init__.py", line 90, in <module>
    print(a(-2.1,0))
TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)

但是如果是自己调用的自己写的函数或者是别人写的话,那么假如我们传入的参数类型不对的话,这个时候就很难让调用者知道传入的参数类型是错误的,那么我们就需要为函数的参数做检查了,对参数类型做检查,只允许整数和浮点数类型的参数。数据类型检查可以用内置函数isinstance()实现:

def add(a, b):
    if not isinstance(a, (int, float)) or not isinstance(b, (int, float)):
        raise TypeError('参数类型错误')
    else:
        return a + b

add('A', 2)

添加了参数检查后,如果传入错误的参数类型,函数就可以抛出一个错误:

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Pythonproject/test_dir/__init__.py", line 113, in <module>
    add('A', 2)
  File "F:/Pythonproject/test_dir/__init__.py", line 109, in add
    raise TypeError('参数类型错误')
TypeError: 参数类型错误
  • 返回多个值
    在C或者java中,如果遇到需要返回不同结果的,一般都会用一个对象或者结构体返回,但是在Python中函数可以返回多个值吗?答案是肯定的
def get(a, b, c):
    return a, b, c

a, b, c = get(1, 2, 3)
print(a, b, c)

Python是怎么办到的?其实这个和我们上一篇讲到的tuple有关,函数返回其实是一个tuple,本质还是一个返回值,看到的知识一个假象而已。

函数的参数

Python的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外,还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数,使得函数定义出来的接口,不但能处理复杂的参数,还可以简化调用者的代码。

  • 位置参数
def count(a, n):
    count = 1
    while n>0:
        n = n-1
        count = count * a
    return count

print(count(2,3))

对于count(a, n)函数,参数a, n就是一个位置参数。

  • 默认参数
    上面代码count函数,假如有许多地方普遍用到的都是n=2这个值,我们不想给count函数传入两个参数,这个时候我们就可以给n一个默认的值,而n也就是默认参数了:
def count(a, n=2,c=3):
    count = 1
    while n>0:
        n = n-1
        count = count * a
    return count
# n与c都是默认的,不用传入
print(count(2))
# 按照顺序的 指定n为3
print(count(2,3))
# 也可以指定调用的参数与确切的值
print(count(2,c = 6))

这么玩需要注意:一是必选参数在前,默认参数在后,否则Python的解释器会报错(思考一下为什么默认参数不能放在必选参数前面);二是如何设置默认参数。
当函数有多个参数时,把变化大的参数放前面,变化小的参数放后面。变化小的参数就可以作为默认参数。
下面有个有意思的代码,带你躺坑:

def test(t=[]):
    t.append('test')
    return t

print(test())
print(test())

['test']
['test', 'test']

这个代码这么写是有点问题的,不够严谨,Python函数在定义的时候,默认参数L的值就被计算出来了,即[],因为默认参数t也是一个变量,它指向对象[],每次调用该函数,如果改变了t的内容,则下次调用时,默认参数的内容就变了,不再是函数定义时的[]了。

定义默认参数要牢记一点:默认参数必须指向不变对象!

那么上面代码改成下面这样就不会有问题了:

def test(t=None):
    if t is None:
        t = []
    t.append('test')
    return t

print(test())
print(test())
  • 可变参数
    在Python函数中,还可以定义可变参数。顾名思义,可变参数就是传入的参数个数是可变的,可以是1个、2个到任意个,还可以是0个。
    如何实现这个问题?我们想到的是list或者tuple来做参数,如下程序:
def add(x=None):
    if x is None:
        x = []
    sum = 0
    for n in x:
        sum = sum + n
    return sum

print(add([1,2,3,4]))

上面程序可以简化一下,这么写,但是会让调用者不太明白参数的类型:

def add(x):
    sum = 0
    for n in x:
        sum = sum + n
    return sum

print(add([1,2,3,4]))

下面,我们利用Python的可变参数来写:

# 在参数面前加入*
def add(*x):
    sum = 0
    for n in x:
        sum = sum + n
    return sum

# 在调用的时候,参数可以是任何类型,参数个数也可以是随意的了
print(add(1,2,3,4))

有这么一种情况,你可以这么调用传递参数:

def add(*x):
    sum = 0
    for n in x:
        sum = sum + n
    return sum

s = [1,2,3,4]
# Python允许你在list或tuple前面加一个*号,把list或tuple的元素变成可变参数传进去:
print(add(*s))
  • 关键字参数
    可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple,关键字参数在函数内部自动组装为一个dict。
def infor(name,age,**other):
    print('name=',name,'age=',age,'other=',other)
    return

# 调用必填参数
infor('lisa',12)
# 传任意个数的关键字参数
infor('ds',23,height = 176,city = 'hz')
# 传一个dict的关键字参数
s = {'height' :'176','city' : 'hz'}
infor('ds',23,**s)

关键字参数有什么用?它可以扩展函数的功能。比如,在infor函数里,我们保证能接收到name和age这两个参数,但是,如果调用者愿意提供更多的参数,我们也能收到。试想你正在做一个用户注册的功能,除了用户名和年龄是必填项外,其他都是可选项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求。

  • 命名关键字参数
    在关键字参数中,如果我们要限定关键字的名字应该如何办?Python提供了命名关键字参数。用法如下:
# 如果要限制关键字参数的名字,就可以用命名关键字参数,例如,只接收city和job作为关键字参数。
# 和关键字参数**other不同,命名关键字参数需要一个特殊分隔符*,*后面的参数被视为命名关键字参数。这种方式定义的函数如下
def infor(name,age,*,height,city = 'hz'):
    print(name,age,height,city)
    return

# 注意,必须要写上height与city,并且不可以拼错,命名关键字参数可以有缺省值,从而简化调用
infor('lisa',12,height = '170',city = 'sh')

如果函数定义中已经有了一个可变参数,后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符*了:

# 注意只能是可变参数,不是关键字参数,否则会报错
def infor(name,age,*other,height,city):
    print(name,age,height,city)
    return

# 注意,必须要写上height与city,并且不可以拼错
infor('lisa',12,height = '170',city = 'zh')
  • 如何组合这些参数?
    在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数,这5种参数都可以组合使用。但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数。
def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
    print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)

def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
    print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)

# 普通调用:
f1(1, 2)
# a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}
 f1(1, 2, c=3)
# a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
 f1(1, 2, 3, 'a', 'b')
# a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
 f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
# a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}
 f2(1, 2, d=99, ext=None)
# a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None}

# 通过tuple和dict来调用:
args = (1, 2, 3, 4)
kw = {'d': 99, 'x': '#'}
f1(*args, **kw)
# a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}
args = (1, 2, 3)
kw = {'d': 88, 'x': '#'}
f2(*args, **kw)
# a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}

所以,对于任意函数,都可以通过类似func(*args, **kw)的形式调用它,无论它的参数是如何定义的。

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