Python之函数

为什么要使用函数？

 在说明原因之前，我们先来看一个需求，比如你的boss需要你写实现以下的打印输出，并插入在某段程序代码的20个位置都条件此打印输出：

********************
********************
hello,python!
********************
********************

 你咔咔咔就用代码实现了需求，并将代码添加到了程序的20个位置，代码如下，但是你的boss看着你的代码却不是很认可，他说：如果我现在需要你把所有的"*"都换成"#"。你一脸懵逼，难道要一个一个的改吗？

print(
"""
********************
********************
hello,python!
********************
********************
"""
)

 苦苦思索不得果，询问boss，boss捋了捋袖子，几下就给你搞定了，对你说：去学学函数吧，便离去，深藏功与名，代码如下：

def  index():
    """打印符号"""
    print('*'*20)
def  say():
    """打印问候"""
    print("hello,python!")
index()
index()
say()
index()
index()

你看了一眼代码豁然开朗，那么这里这么写到底有什么好处呢？

1.如果你现在需要将所有的"*"改为"#"，只需要将函数index中的"*"替换为"#"

2.如果你现在需要打在问候前后各打印3行符号，只需要在say()前后各加一个index()

3.如果你现在还需要在其他程序其他的地方再打印这五行输出，只需要复制粘贴下面的五行代码

这就是函数带来的好处，也就是为什么要使用函数

1.减少了重复的代码

2.更有利于阅读代码，便于调试，可维护性增强

3.增加了代码整体结构的层次化，使组织结构更清晰

 初识函数

 在python中函数大致可以分为两类：

 1.内置函数

 比如用来求和的sum函数，求最大值的max函数，求最小值的min函数等等

print(sum((1,2,3)))  #求和
print(max(1,2,3))  #打印最大值
print(min(1,2,3))  #打印最小值

 在python3.x中，print本身也是一个内置的函数，但是在python2.x不是函数。

 2.自定义函数

 说了那么多函数的好处，那么我们该怎么定义函数呢？
一般格式如下:

def 函数名(arg1,arg2,arg3)：
    """描述信息"""
    函数体
    return

def为函数的关键字，函数名为自定义，最好是具有描述性的名字且不能与python的关键字一致，arg1等为函数的形参，可以有也可以没有，数量可以是一个或者是无穷个，引号处为描述信息，强烈的要求你在定义函数的时候请写上描述信息，便于其他人一眼看到你定义的函数的时候，知道是做什么的，函数体定义了一系列的具体操作，return用来返回值，当一个函数没有使用return来返回值，python解释器默认会返回一个None值。

定义函数

在python中，函数必须是先定义后使用的，可以从是否向函数内传入参数将函数的定义分为以下三种：

1.无参函数

函数体内只是简单的命令，不需要依赖外部传入的参数

def my_python():
    """This is my python"""
    print("From my python!")
print(my_python.__doc__)  #可打印注释信息

2.有参函数

需要依赖外部传入的值

def my_max(x,y):
    """求2个数的最大值"""
    max_number=x if x > y else y
    return max_number

3.空函数

在一个项目的前期，可以使用空函数来定义整个项目的框架

def auth():
    pass
def goods():
    pass

 那么定义了这么的函数，怎么去用呢？下面我们就来讲讲函数的调用

 函数的调用

我们也从是否传递参数来说明函数的调用

1.无参函数的调用

在调用无参函数的时候只需要使用函数名加小括号即可调用

def my_python():
    """This is my python"""
    print("From my python!")
my_python()   #调用函数
#输出结果
From my python!

2.有参函数的调用

在调用有参函数的时候，需要向函数里面传递值

def my_max(x,y):
    """求2个数的最大值"""
    max_number=x if x > y else y
    return max_number
res=my_max(100,2)
print(res)
#输出结果
100

 如上函数，我们将100和2传递给了函数my_max，函数求出最大值并返回最大值，这里将最大值返回给了res，然后打印res。

返回值

通常情况下无参函数不需要使用return返回值

1.无参函数返回值

在无参函数中不写return，默认会返回一个None

def foo():
    """打印"""
    print("From the foo")
res=foo()
print(res)
#输出结果
From the foo
None

 2.return一个值

def my_max(x,y):
    """求2个数的最大值"""
    max_number=x if x > y else y
    return max_number
res=my_max(100,2)
print(res)
#输出结果
100

 3.return可以返回任意类型的多个值

def bar(x,y):
    """测试return"""
    return x,y,3,4,5,[1,2],{'a':2},{1,2},(1,2)
res=bar(1,2)
print(res)
#输出结果
(1, 2, 3, 4, 5, [1, 2], {'a': 2}, {1, 2}, (1, 2))

return返回多个值的时候，返回的是一个元组

那如果我们在一个函数内同时使用多个返回值呢？

def mul_retu():
    return 1
    return 2
    return 3
print(mul_retu())
#输出结果
1

 当函数体内有多个返回值，仅执行一条

 形参和实参

形参：在定义函数的时候，括号里面的参数，相当于变量

实参：在调用函数的时候，括号里面的参数，相当于值，实参也可以被当成变量值

举个例子：

def my_max(x,y):
    """求2个数的最大值"""
    max_number=x if x > y else y
    return max_number
res=my_max(100,2)
print(res)

这里的函数名后括号内的x和y就是形参，而在调用函数的时候函数名括号里面的（100,2）就是实参。只有在调用阶段的时候，形参和实参才会有绑定关系，也就是说函数只有在被调用时生效。

我们来看以下几个函数：

def bar(x):
    print(x)
    x=3
x=1
bar(x)
print(x)
#运行结果
1
1
def bar1(y):
    print(y)
    y.append(5)
y=[1,2,3,4]
bar1(y)
print(y)
#运行结果
[1, 2, 3, 4]
[1, 2, 3, 4, 5]
def bar1(z):
    print(z)
    z=(1,2)
z=(1,2,3,4)
bar1(z)
print(z)
#运行结果
(1, 2, 3, 4)
(1, 2, 3, 4)

以上几个函数都试图去修改外部传入的变量的值，但是只有个别修改成功了，这里总结以下：

如果向函数内传递的是不可变类型（字符串，元组，整型），函数则不能修改其值

如果向函数内传递的是可变的类型（列表，字典），函数会修改其值

所以在向函数内部传递值的时候，部件以传递可变类型，这样函数会修改外部的值，除非你想要这么做。

 位置参数和默认参数

前面我们写过实参和形参，现在我们就站在不同的角度去看传值。

实参的角度，先来一个函数：

def foo(x,y):
    """大于2个数"""
    print(x)
    print(y)

既然我们是通过实参的角度，那么通过实参有以下两种方式的传值：

1.按照位置传值给函数

foo(1,2)

这里的1必定传给了x，2必定传给了y。

2.按关键字传值

我们可以在传值的时候就指定x,y传的值，那么不管x在前还是在后，都能正确的传给形参x和y

foo(x=1,y=2)
foo(y=2,x=1)

3.混合传值

也可以把按位置传值和按关键字传值放在一起，这个时候按关键字传值就必须要在前面，而且对于关键字传值，一个参数不能重复的赋值

 从形参的角度来看

def foo(x,y):
    """大于2个数"""
    print(x)
    print(y)

位置参数是必须要传值的，一个位置参数就必须传一个值

但是也可以存在不一定要传值的默认参数，可以在定义函数的时候，就在形参后跟值

def foo(x,y=1):
    print(x)
    print(y)
foo(1)
foo(y=2,x=1)

可变参数

 我们来看函数max()求最大值的函数

>>> max(1,2,3,4)
4
>>> max(1,2,3,4,56,12)
56
>>> max(123,221,324,32,123,3,1,23,2)
324

可以看到我们不管给函数max传递多少个值，他都能接受，这是怎么实现的呢？

引出：

*args     （args可以用任何合法的字符串代替，默认一般使用args）

*args是一个可变的形参，看下面的函数：

def foo(x,*args):
    print(x)
    print(args)
foo(1,2,3,4,5)
#运行结果
1
(2, 3, 4, 5)

从实参的角度来看，1会传给x，呃，那么2,3,4,5该怎么办，按位置传值的时候，多余的实参会传给args，生成一个元组

当*args与位置形参和默认形参混合的时候，位置形参要放在最前面，默认形参要放在最后面：

def foo(x,*args,y=1):   #一般*args不会和默认参数放在一起用
    print(x)
    print(y)
    print(args)
foo(1,2,3,4,5,y=100)
#运行结果
1
100
(2, 3, 4, 5)

#从形参的角度
def foo(*args):  #foo(x,y,z)
    print(args)
foo(1,2,3)
#从实参的角度
#*args=*(1,2,3)
def bar(x,y,z):
    print(x)
    print(y)
    print(z)
bar(*(1,2,3)) #bar(1,2,3)

 除了*args之外还有个**kwargs，我们来看一个例子，当按关键字传值的时候，多余的会传给kwargs，生成一个字典：

def foo(x,**kwargs):
    print(x)
    print(kwargs)
foo(1,y=2,a=3,b=4)
#输出结果
1
{'a': 3, 'b': 4, 'y': 2}

#从实参的角度
def foo(x,y,z=1):
    print(x)
    print(y)
    print(z)
foo(**{'x':1,'y':2,'z':3}) #foo(x=1,y=2,z=3) 

 *args和**kwargs混合

def auth(name,passwd,sex='male'):
    print(name)
    print(passwd)
    print(sex)
def foo(*args,**kwargs):  
    # print("From the foo")
    auth(*args,**kwargs)
    
foo("Frank","123")
foo(name='claire',passwd='123',sex="female")

名称空间和作用域

名称空间

从字面的意思来看就是存放名字的空间，当我们定一个变量的这个，例如x=1，那么x就是名称，它会放到一个所谓的“空间”中，当我们调用它的名称的时候就可以获得其值。在python中有3种类型的名称空间。

1.内置名称空间

解释器一启动就有的，比如sum,print,max这些函数名都内置的名称

2.全局名称空间

在一个文件中，顶头写的就是定一个全局的名称，比如顶头定一个变量，列表或者字典，那么这些对象的名称就是全局名称

3.局部名称空间

在函数内部定义的对象的名称

 

作用域：就是名称空间的作用范围

看一下下面的例子

x=1
def foo():
    x=12
    print(x)
foo()
print(x)
#运行结果
12
1

 根据结果我们可以知道，当在函数内部，打印一个变量的时候，她会现在局部名称空间里面去找有没有这个变量，如果有就打印其值，当我们在全局名称空间里面打印变量值的时候，它会在全局下面找，而不会去局部名称空间里面去找。

x=1
def foo():
    print(x)
foo()
print(x)
#输出结果
1
1

来看一下上面的例子，当我们在局部名称空间里面并没有定义值，它会去全局的名称空间去找。

所有在函数内部需要一个变量的时候，寻找名称空间顺序是局部==>全局==>内置，如果在全局下需要一个变量的时候，会现在全局找，再在内置找，不会去局部名称空间里面去找。

这里内置名称空间和全局名称空就是全局作用域，局部名称空间就是局部作用域。

名称空间的查询

查询名称空间可以使用如下函数：

globals()：查看全局名称空间

locals()：查看局部名称空间

1.在全局作用域下查询

在全局作用域下查询，全局名称空间和局部名称空间是一样的

x=1
def  my_function():
    y=2
print(globals())   #查看全局名称空间
print(locals())    #查看局部名称空间
#运行结果
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 1, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001C6F17E6A58>, 'my_function': <function my_function at 0x000001C6F1CA0268>, '__spec__': None, '__file__': 'E:/py_fullstack/函数/名称空间和作用域.py', '__cached__': None, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>}
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 1, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001C6F17E6A58>, 'my_function': <function my_function at 0x000001C6F1CA0268>, '__spec__': None, '__file__': 'E:/py_fullstack/函数/名称空间和作用域.py', '__cached__': None, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>}
2.在局部作用域内查询

2.在局部作用域内查询

在局部作用域内查询，即在函数内部查询，全局名称空间为函数外部的名称空间（内置名称空间和全局名称空间），而局部名称空间只有函数内部定义的名称（局部名称空间）

x=1
def  my_function():
    y=2
    print(globals())
    print(locals())
my_function()
#运行结果
{'__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, 'x': 1, '__doc__': None, '__file__': 'E:/py_fullstack/函数/名称空间和作用域.py', '__name__': '__main__', '__package__': None, '__cached__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000016AAF6F6A58>, '__spec__': None, 'my_function': <function my_function at 0x0000016AAFB20268>}
{'y': 2}

函数的嵌套

1.函数的嵌套调用

函数可以被其他的函数放在函数体内调用，举例如下：

def my_max(x,y):
    return x if x >y else y
print(my_max(10,100))
def my_max4(a,b,c,d):
    res1=my_max(a,b)
    res2=my_max(res1,c)
    res3=my_max(res2,d)
    return res3
print(my_max4(1,20,2,111))
#运行结果
100
111

2.函数的嵌套定义

意思就是可以在函数内定义函数

def f1():
    print("from the f1")
    def f2():
        print("from the f2")
        def f3():
            print("from the f3")
    f2()
f1()
#运行结果
from the f1
from the f2

函数对象

在Python中有句话是“一切皆对象”，函数也不例外，函数作为对象可以赋值给一个变量、可以作为元素添加到集合对象中，可以作为参数传递给其他的函数，也可以作为返回值，这一类特性就是“第一类对象”所有的：

def foo():
    print("foo")
print(foo)
#运行结果
<function foo at 0x0000020717320048>

函数可以被赋值

def foo():
    print('foo')
# print(foo)
f=foo
print(f)
f()
#运行结果
<function foo at 0x000001D4C59F0048>
foo

函数可以被当作参数传递

def foo():
    print('foo')
def bar(func):
    print(func)
bar(foo)
#运行结果
<function foo at 0x000002B425570048>

把函数当作容器类型的元素

def search():
    print('===search')
def add():
    print('===add')
def delete():
    print('===delete')
cmd_dic={
    'search':search,
    'add':add,
    'delete':delete,
}
def tell_message():
    msg="""
    search:查询
    add：增加
    delete:删除
    """
    print(msg)
while True:
    tell_message()
    choice = input("Please input your choice:").strip()
    cmd_dic[choice]()

闭包函数

首先我们来看下面这个例子

x=100
def f1():
    x=1
    def f2():
        print(x)
    return f2
f=f1()  #返回f2的内存地址
print(f)
f()
#运行结果
<function f1.<locals>.f2 at 0x00000288E92401E0>
1

闭包：首先必须是内部定义的函数，该函数包含对外部作用域而不是全局作用域名字的引用，上面的f2就是一个闭包函数

闭包的应用（爬取一个页面），这里的f2也是一个闭包函数：

from urllib.request import urlopen
def f1(url):
    def f2():
        print(urlopen(url).read())
    return f2
python=f1('http://www.python.org')    #返回了函数f2的功能和对外部作用域定义的url==》python
python()