📔 Python函数学习笔记

1. 函数概述¶

函数是为了解决代码重复和程序结构差的一种代码块。
函数相当于具备某个功能的工具。对于函数的使用必须遵循一个原则：
- 先定义后调用（先准备工具再使用）

1.1 为什么需要函数？¶

为了解决代码存在的一些问题：

组织结构不清晰，可读性较差
代码会冗余
可维护性差，可扩展性差。
程序的模块管理差
代码重复率高

所以在一定程度上，函数就是通过封装，让代码可重复利用提高，保持程序的模块性，也让代码块符合单一性的原则

1.2 函数定义语法介绍¶

def 函数名(参数列表): # 参数可有可无
    """文档描述"""
    函数体
    return 值 # return可有可无

语法解释：

def：定义函数的关键字
函数名：函数名指向函数内存地址，是对函数体代码的引用。函数的命名可以反映出函数的功能
括号：括号内定义参数，参数可有可无，且无需指定参数的类型
冒号：括号后面要加冒号。然后在下一行开始缩进编写函数体的代码
"""文档描述"""：描述函数功能，参数介绍等信息的文档。非必要，但是建议加上，从而增强函数的可读性。【一般在开源软件中详细，其余情况可写可不写】
函数体：由语句和表达式组成
return 值：定义函数的返回值，return 是可有可无。

1.3 函数定义三种形式及其应用场景¶

# 方式1 ：无参函数的定义
def print_log():
    print("Hello World")

print_log() # 函数调用
# 定义函数不会执行函数体代码，但是会检测函数体语法

x = 111
def foo(): # 函数名字不加括号，则打印函数的内存地址（函数名即可获取函数的地址）
    print(x)
    print("function foo()")

# 方式2 ：有参函数的定义
x = 3
y = 7
def operation(x,y):
    print("x + y = ",x+y)
    print("x - y = ",x-y)
    print("x * y = ",x*y)
    print("x / y = ",x/y)

operation() # 调用函数

# 方式3:空函数，函数体代码为pass
def func(x,y):
    pass

1.4 函数调用三种形式及其应用场景¶

# 方式1 直接调用函数，只加括号进行调用函数
func()

# 方式2 表达式形式（数学表达式）
res = operation(x,y)

# 方式3 函数调用可以当做参数（函数内嵌套其它函数）

1.5 函数返回值三种形式及其应用场景¶

return 是函数结束的标志
- 即函数体代码一旦运行到return就会立即终止函数的执行。并且会将return后的值当作本次运行的结果返回

# 返回None：函数体内没有return
def func01():
    pass # 函数返回为None
    return None # 也是会直接返回值None

# 函数返回一个值：return 值
def func02():
    return 10

# 返回多个值：用逗号分隔开多个值，会被return返回成元组
def func03():
    return 10,'aaa',[1,2] # 返回后的值格式为元组

2. 参数相关概念和分类¶

2.1 形参和实参¶

形参：在定义函数阶段定义的参数称为形式参数。简称形参，相当于变量名。
实参：在调用函数阶段传入的值称为实际参数。简称实参数，相当于变量值。

形参与实参之间的关系：

在调用阶段，实参（变量值）会绑定给形参（变量名）
绑定关系只能在函数体内使用。
绑定关系在函数调用时生效，函数调用结束后接触绑定关系。

实参的形式：

# 方式1
func(1,2)

# 方式2
a = 1
b = 2
func(a,b)

# 方式3
func(int('1'),2)
func(func1(1,2,3),func2(1,2,3),4)

2.2 位置参数¶

位置参数：按从左往右的顺序依次定义的参数称为 位置参数 。
位置形参
- 按照从左往右的顺序直接定义的“变量名”
- 特点：必须被传值，不可多不可少
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def func(x,y): print(x,y)
位置实参
- 按照从左到右的顺序依次传入的值
- 特点：按照顺序与形参 一一对应
1
func(y = 3,x = 1) # 调用函数

2.3 关键字参数¶

在函数调用阶段，按照 key = value 的形式传入的值

特点：给指定形参传值，可以完全不按照顺序进行传值。

def func(x,y):
    print(x,y)

func(x = 2,y = 3) 

func(1, y = 4)
func(y=2,1) # 会直接报错
func(1,y = 2, x = 4) # 会直接报错，不可以同时给同一个形参传值

如果是混合使用，位置实参必须放在关键字实参之前。
不能同时给同一个形参重复传值。

2.4 默认形参¶

在定义函数阶段，就已经被赋值的形参，称之为 默认参数。

特点：在定义阶段就已经赋值，意味着在调用阶段可以不进行赋值操作。

def func(x,y = 3):
    print(x,y)

func(x = 1,y = 4) # 如果要传值，则以传值为主

如果位置形参和默认形参混合使用，位置形参 必须在 默认形参的 左边
默认参数的值是在函数定义阶段被赋值的。

2.5 可变长参数（`*` 和 `**` 的用法）¶

可变长度指的是在调用函数时，传入的值（实参）的个数不固定。
实参是用来为形参赋值的，所以对应性针对溢出的实参必须有对应的形参来接收。

可变长度的位置参数

# 使用形式：*形参名：用来接收溢出的位置实参
# 溢出的位置实参会被 * 保存成元组的格式，然后赋值紧跟其后的形参。
# * 后面可以使用任意名字，但是规范上来说，一般是使用 args。格式为：*args
def func(x,y,*z):
    print(x,y,z)

func(1,2,3,4,5,6) # x = 1，y = 2，z=(3,4,5,6)

# 对 *内的值进行传值
def mysum(*args): # 参数规范
    res = 0
    for i in x:
        re += i
    return res

res = mysum(1,2,3,4,5)
print(res)

可变长度的关键字参数

# **形参名：用来接收溢出的关键字实参数。** 会将溢出的关键字实参保存成字典格式，然后赋值给紧跟其后的形参

# ** 后可以紧跟任意名字，但规范一般是使用kwagrs，格式：**kwargs

def func(x,y,**kwargs):
    print(x,y,kwargs)

func(1,y = 2,a = 1,b = 3,c = 4)

如果 * 在实参中，实参中带 *，会先将 * 后的值拆分成位置实参。
1 2 3 4
def func(x,y,z): print(x,y,z) func(*[1,2,3])

如果是形参和实参都包含 *，会直接将实参的值拆分，然后再进行赋值操作。

def func(x,y,*args): # args = (3,4,5,6) 存储成元组的形式
    print(x,y,args)

func(1,2,*[3,4,5,6]) # 会拆分值

** 可以用在实参中（** 后只能使用字典格式），在实参中带 **，先将 ** 后的值得拆分成为位置实参。
1 2 3 4
def func(x,y,z): print(x,y,z) func(**{'x':1,'y':2,'z':3}) # func(x = 1,y = 2,z = 3)

形参和实参中都包含 **

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

func(**{'x':1,'y':2,'a':3,'b':4}) # func(x = 1,y = 2,z = 3)

如果是 * 和 ** 混合使用

*args 必须在 **kwargs 之前

def func(*args,**kwargs): # 后续传什么值都可以，也为后续参数的扩展留有余地
    print(args)
    print(kwargs)

命名关键字参数（了解）

在定义函数时， * 后定义的参数，称为命名关键字参数。

def func(x,y,*args,a,b): # 使用 * 和 *args 是一样的，a和b是命名关键字参数，所以传值时使用关键字方式传
    print(x,y)
    print(a,b) 
# 主要特点：命名关键字实参必须按照 key=value 的形式为其传值。
# 

3. 生命周期¶

变量在程序中的生存周期（也就是所谓的存活周期）。

3.1 名称空间¶

名称空间：存放变量名字的地方。

内置名称空间
- 存放的名字：存放Python解释器内置的名字
- 存活周期：Python解释器启动则产生，Python解释器关闭则销毁
全局名称空间
- 存放的名字：运行顶级代码所产生的名字，不是函数内定义、也不是内置，剩下的全局名字
- 存活周期：Python文件执行则产生，python文件运行完毕后销毁。
局部名称空间
- 存放的名字：在调用函数时，运行函数代码过程中产生的函数内的名字/
- 存活周期：函数调用时生效，函数调用完毕后则销毁。

3.2 变量作用域¶

限制变量的访问权限。

变量的作用域决定了程序可以访问某个特定的变量名称。常见的两种变量作用域：

全局变量
- 内置名称看见、全局名称空间。
- 程序内有效，可以被所有的函数共享。
局部变量
- 临时有效
- 局部有效：函数内有效。
  - global
  - local

具体的实例分析：

# 如果在局部想要修改全局的名字对应的值（不可变类型），需要使用global
def func():
    global x # 可以通过global将全局变量的值，在函数内将其修改为局部变量的值
    x = 22

func()
print(x) #  打印x

nonlocal（了解）：修改函数外层函数包含的名字对应的值（不可变类型）

x = 0
def f1():
    x = 11
    def f2():
        nonlocal x
        x = 22
    f2()
    print("f1 内的x：",x)

f1()

4. 函数对象¶

# func 就是内存地址
def func():
    print("from func")

# 可以当函数的参数传给另一个函数
def foo(x):
    x()
    #print(x)
foo(func) # 传func的内存地址

# 可以当作函数另外一个函数的返回值

# 可以当作容器类型的一个元素


# 具体实例
def login():
    print("登陆成功")

def transfer():
    print("转账成功")

def check_balance():
    print("查看余额")

def register():
    print("注册成功")

# 使用一个字典来存储函数对象，使得代码的可扩展性很强
func_dict = {
    '1':login,
    '2':transfer,
    '3':check_balance,
    '4':register
}

# 优化后的字典
func_dict = {
    '0':['退出',None],
    '1':['登陆',login],
    '2':['转账',transfer],
    '3':['查询余额',check_balance],
    '4':['注册',register]
}
while True:
    # 直接优化下面的代码，使用for循环来进行替代
    print("""
        0 退出
        1 登陆
        2 转账
        3 查看余额
        4 注册
    """)
    # 优化后的代码为
    for k in func_dict:
        print(k,func_dict[k][0]) #选择
    choice = input("请输入操作编号：").strip()
    if not choice.isdigit():
        print("请输入数字编号")
        continue

    if choice == '0':
        break

    if choice in func_dict:
        func_dict[choice]()

5. 参考资料¶

Python官方文档
W3CSchool Python教程
路飞学城Python开发视频课：B站

📔 Python函数 学习笔记