Python--函数

• 函数知识体系
• 函数基础
• 函数对象
• 函数的嵌套调用
• 函数的嵌套定义
• 名称空间与作用域
• 闭包函数
• 装饰器

 

一 函数知识体系

什么是函数？
为什么要用函数？
函数的分类：内置函数与自定义函数
如何自定义函数
  语法
  定义有参数函数，及有参函数的应用场景
  定义无参数函数，及无参函数的应用场景
  定义空函数，及空函数的应用场景
调用函数
    如何调用函数
    函数的返回值
    函数参数的应用：形参和实参，位置参数，关键字参数，默认参数，*args，**kwargs
高阶函数（函数对象）
函数嵌套
作用域与名称空间
装饰器
迭代器与生成器及协程函数
三元运算，列表解析、生成器表达式
函数的递归调用
内置函数
面向过程编程与函数式编程

二 函数基础

链接：http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/7531972.html

1.为何要用函数

#1、代码的组织结构不清晰，可读性差
#2、遇到重复的功能只能重复编写实现代码，代码冗余
#3、功能需要扩展时，需要找出所有实现该功能的地方修改之，无法统一管理且维护难度极大 

2.函数是什么

针对二中的问题，想象生活中的例子，修理工需要实现准备好工具箱里面放好锤子，扳手，钳子等工具，然后遇到锤钉子的场景，拿来锤子用就可以，而无需临时再制造一把锤子。

修理工===>程序员
具备某一功能的工具===>函数

要想使用工具，需要事先准备好，然后拿来就用且可以重复使用
要想用函数，需要先定义，再使用

函数的分类

#1、内置函数
为了方便我们的开发，针对一些简单的功能，python解释器已经为我们定义好了的函数即内置函数。对于内置函数，我们可以拿来就用而无需事先定义，如len(),sum(),max()
ps：我们将会在最后详细介绍常用的内置函数。

#2、自定义函数
很明显内置函数所能提供的功能是有限的，这就需要我们自己根据需求，事先定制好我们自己的函数来实现某种功能，以后，在遇到应用场景时，调用自定义的函数即可。例如

定义函数

#语法
def 函数名(参数1,参数2,参数3,...):
    '''注释'''
    函数体
    return 返回的值

#函数名要能反映其意义

def auth(user:str,password:str)->int:
    '''
    auth function
    :param user: 用户名
    :param password: 密码
    :return: 认证结果
    '''
    if user == 'egon' and password == '123':
        return 1
# print(auth.__annotations__) #{'user': <class 'str'>, 'password': <class 'str'>, 'return': <class 'int'>}

user=input('用户名>>: ').strip()
pwd=input('密码>>: ').strip()
res=auth(user,pwd)
print(res)

函数使用的原则：先定义，再调用

函数即“变量”，“变量”必须先定义后引用。未定义而直接引用函数，就相当于在引用一个不存在的变量名
#测试一
def foo():
    print('from foo')
    bar()
foo() #报错

#测试二
def bar():
    print('from bar')
def foo():
    print('from foo')
    bar()
foo() #正常

#测试三
def foo():
    print('from foo')
    bar()
    
def bar():
    print('from bar')
foo() #会报错吗?


#结论:函数的使用,必须遵循原则:先定义,后调用
#我们在使用函数时,一定要明确地区分定义阶段和调用阶段

#定义阶段
def foo():
    print('from foo')
    bar()
def bar():
    print('from bar')
#调用阶段
foo()

函数在定义阶段都干了哪些事

#只检测语法，不执行代码
也就说，语法错误在函数定义阶段就会检测出来，而代码的逻辑错误只有在执行时才会知道

函数定义的三种形式

#1、无参：应用场景仅仅只是执行一些操作，比如与用户交互，打印
#2、有参：需要根据外部传进来的参数，才能执行相应的逻辑，比如统计长度，求最大值最小值
#3、空函数：设计代码结构

#定义阶段
def tell_tag(tag,n): #有参数
    print(tag*n)

def tell_msg(): #无参数
    print('hello world')

#调用阶段
tell_tag('*',12)
tell_msg()
tell_tag('*',12)

'''
************
hello world
************
'''

#结论：
#1、定义时无参，意味着调用时也无需传入参数
#2、定义时有参，意味着调用时则必须传入参数

无参、有参

def auth(user,password):                             
    '''                                                           
    auth function                                                 
    :param user: 用户名                                              
    :param password: 密码                                           
    :return: 认证结果                                                 
    '''                                                           
    pass                                                          
                                                                  
def get(filename):                                                
    '''                                                           
    :param filename:                                              
    :return:                                                      
    '''                                                           
    pass                                                          
                                                                  
def put(filename):                                                
    '''                                                           
    :param filename:                                              
    :return:                                                      
    '''                                                           
def ls(dirname):                                                  
    '''                                                           
    :param dirname:                                               
    :return:                                                      
    '''                                                           
    pass                                                          

#程序的体系结构立见           

空函数

调用函数

函数的调用：函数名加括号
1 先找到名字
2 根据名字调用代码

函数返回值

无return->None
return 1个值->返回1个值
return 逗号分隔多个值->元组

什么时候该有返回值？
　　　　调用函数，经过一系列的操作，最后要拿到一个明确的结果，则必须要有返回值
　　　　通常有参函数需要有返回值，输入参数，经过计算，得到一个最终的结果
什么时候不需要有返回值？
　　　　调用函数，仅仅只是执行一系列的操作，最后不需要得到什么结果，则无需有返回值
　　　　通常无参函数不需要有返回值

函数调用的三种形式

1 语句形式：foo()
2 表达式形式：3*len('hello')
3 当中另外一个函数的参数：range(len('hello'))

函数的参数

　　形参与实参

#形参即变量名，实参即变量值，函数调用时，将值绑定到变量名上，函数调用结束，解除绑定

　　具体实用

#1、位置参数：按照从左到右的顺序定义的参数
        位置形参：必选参数
        位置实参：按照位置给形参传值

#2、关键字参数：按照key=value的形式定义的实参
        无需按照位置为形参传值
        注意的问题：
                1. 关键字实参必须在位置实参右面
                2. 对同一个形参不能重复传值

#3、默认参数：形参在定义时就已经为其赋值
        可以传值也可以不传值，经常需要变得参数定义成位置形参，变化较小的参数定义成默认参数（形参）
        注意的问题：
                1. 只在定义时赋值一次
                2. 默认参数的定义应该在位置形参右面
                3. 默认参数通常应该定义成不可变类型


#4、可变长参数：
        可变长指的是实参值的个数不固定
        而实参有按位置和按关键字两种形式定义，针对这两种形式的可变长，形参对应有两种解决方案来完整地存放它们，分别是*args，**kwargs

        ===========*args===========
        def foo(x,y,*args):
            print(x,y)
            print(args)
        foo(1,2,3,4,5)

        def foo(x,y,*args):
            print(x,y)
            print(args)
        foo(1,2,*[3,4,5])


        def foo(x,y,z):
            print(x,y,z)
        foo(*[1,2,3])

        ===========**kwargs===========
        def foo(x,y,**kwargs):
            print(x,y)
            print(kwargs)
        foo(1,y=2,a=1,b=2,c=3)

        def foo(x,y,**kwargs):
            print(x,y)
            print(kwargs)
        foo(1,y=2,**{'a':1,'b':2,'c':3})


        def foo(x,y,z):
            print(x,y,z)
        foo(**{'z':1,'x':2,'y':3})

        ===========*args+**kwargs===========

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

        def wrapper(*args,**kwargs):
            print('====>')
            foo(*args,**kwargs)

#5、命名关键字参数：*后定义的参数，必须被传值（有默认值的除外），且必须按照关键字实参的形式传递
可以保证，传入的参数中一定包含某些关键字
        def foo(x,y,*args,a=1,b,**kwargs):
            print(x,y)
            print(args)
            print(a)
            print(b)
            print(kwargs)

        foo(1,2,3,4,5,b=3,c=4,d=5)
        结果：
            2
            (3, 4, 5)
            3
            {'c': 4, 'd': 5}

此乃重点知识！！！

三 函数对象、函数嵌套、名称空间与作用域、装饰器

链接：http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/7532497.html

 函数对象

　　函数是第一类对象，即函数可以当做数据传递

#1 可以被引用
#2 可以当作参数传递
#3 返回值可以是函数
#3 可以当作容器类型的元素

利用该特性，优雅的取代多分支的if

def foo():
    print('foo')

def bar():
    print('bar')

dic={
    'foo':foo,
    'bar':bar,
}
while True:
    choice=input('>>: ').strip()
    if choice in dic:
        dic[choice]()

函数的嵌套调用

def max(x,y):
    return x if x > y else y

def max4(a,b,c,d):
    res1=max(a,b)
    res2=max(res1,c)
    res3=max(res2,d)
    return res3
print(max4(1,2,3,4))

函数的嵌套定义

def f1():
    def f2():
        def f3():
            print('from f3')
        f3()
    f2()

f1()
f3() #报错，为何？请看下一小节

名称空间与作用域

什么事名称空间

#名称空间：存放名字的地方，三种名称空间，（之前遗留的问题x=1，1存放于内存中，那名字x存放在哪里呢？名称空间正是存放名字x与1绑定关系的地方）

名称空间的加载顺序

#名称空间：存放名字的地方，三种名称空间，（之前遗留的问题x=1，1存放于内存中，那名字x存放在哪里呢？名称空间正是存放名字x与1绑定关系的地方）

名字的查找顺序

局部名称空间--->全局名称空间--->内置名称空间

#需要注意的是：在全局无法查看局部的，在局部可以查看全局的，如下示例

# max=1
def f1():
    # max=2
    def f2():
        # max=3
        print(max)
    f2()
f1()
print(max)

作用域

#1、作用域即范围
        - 全局范围（内置名称空间与全局名称空间属于该范围）：全局存活，全局有效
　     - 局部范围（局部名称空间属于该范围）：临时存活，局部有效
#2、作用域关系是在函数定义阶段就已经固定的，与函数的调用位置无关，如下
x=1
def f1():
    def f2():
        print(x)
    return f2
x=100
def f3(func):
    x=2
    func()
x=10000
f3(f1())

#3、查看作用域：globals(),locals()


LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__
locals 是函数内的名字空间，包括局部变量和形参
enclosing 外部嵌套函数的名字空间（闭包中常见）
globals 全局变量，函数定义所在模块的名字空间
builtins 内置模块的名字空间

global与nonlocal关键字

#global是指在函数体内修改全局作用域的变量
#nonlocal是指上一级的函数体，但是不能到全局

四、闭包函数

#内部函数包含对外部作用域而非全局作用域的引用

#提示：之前我们都是通过参数将外部的值传给函数，闭包提供了另外一种思路，包起来喽，包起呦，包起来哇

        def counter():
            n=0
            def incr():
                nonlocal n
                x=n
                n+=1
                return x
            return incr

        c=counter()
        print(c())
        print(c())
        print(c())
        print(c.__closure__[0].cell_contents) #查看闭包的元素

闭包的意义与应用

#闭包的意义：返回的函数对象，不仅仅是一个函数对象，在该函数外还包裹了一层作用域，这使得，该函数无论在何处调用，优先使用自己外层包裹的作用域
#应用领域：延迟计算（原来我们是传参，现在我们是包起来）
    from urllib.request import urlopen

    def index(url):
        def get():
            return urlopen(url).read()
        return get

    baidu=index('http://www.baidu.com')
    print(baidu().decode('utf-8'))

五、装饰器

装饰器就是闭包函数的一种应用场景

一、为何要用装饰器

#开放封闭原准则：对修改封闭，对扩展开放

二、什么是装饰器

装饰器他人的器具，本身可以是任意可调用对象，被装饰者也可以是任意可调用对象。
强调装饰器的原则：1 不修改被装饰对象的源代码 2 不修改被装饰对象的调用方式
装饰器的目标：在遵循1和2的前提下，为被装饰对象添加上新功能

三、装饰器的使用

import time
def timmer(func):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        start_time=time.time()
        res=func(*args,**kwargs)
        stop_time=time.time()
        print('run time is %s' %(stop_time-start_time))
        return res
    return wrapper

@timmer
def foo():
    time.sleep(3)
    print('from foo')
foo()

def auth(driver='file'):
    def auth2(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            name=input("user: ")
            pwd=input("pwd: ")

            if driver == 'file':
                if name == 'egon' and pwd == '123':
                    print('login successful')
                    res=func(*args,**kwargs)
                    return res
            elif driver == 'ldap':
                print('ldap')
        return wrapper
    return auth2

@auth(driver='file')
def foo(name):
    print(name)

foo('egon')