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  • 函数用法和底层分析

    函数是可重用的程序代码块。函数的作用,不仅可以实现代码的复用,更能实现代码的一致性。一致性指的是,只要修改函数的代码,则所有调用该函数的地方都能得到体现。
    在编写函数时,函数体中的代码写法和我们前面讲述的基本一致,只是对代码实现了封装,并增加了函数调用、传递参数、返回计算结果等内容。
    为了让大家更容易理解,掌握的更深刻。我们也要深入内存底层进行分析。绝大多数语言内存底层都是高度相似的,这样大家掌握了这些内容也便于以后学习其他语言。

    函数简介

    1.一个程序由一个个任务组成;函数就是代表一个任务或者一个功能。
    2.函数是代码复用的通用机制。

    Python函数分类

    Python中函数分为如下几类∶

    1.内置函数

    我们前面使用的str()、list()、len()等这些都是内置函数,我们可以拿来直接使用。

    2.标准库函数

    我们可以通过import语句导入库,然后使用其中定义的函数

    3.第三方库函数

    Python社区也提供了很多高质量的库。下载安装这些库后,也是通过import语句导入,然后可以使用这些第三方库的函数

    4.用户自定义函数

    用户自己定义的函数,显然也是开发中适应用户自身需求定义的函数。今天我们学习的就是如何自定义函数。

    函数的定义和调用

    核心要点

    语法:

    def 函数名([参数列表]):

      ‘’‘文档字符串’‘’

      函数体/若干语句

    要点

    1.我们使用def来定义函数,然后就是一个空格和函数名称;

    (1) Python执行def时,会创建一个函数对象,并绑定到函数名变量上。

    2.参数列表

    (1)圆括号内是形式参数列表,有多个参数则使用逗号隔开

    (2)形式参数不需要声明类型,也不需要指定函数返回值类型

    (3)无参数,也必须保留空的圆括号

    (4)实参列表必须与形参列表一一对应

    3.return返回值

    (1)如果函数体中包含return语句,贝则结束函数执行并返回值;

    (2)如果函数体中不包含return语句,贝则返回None值。

    4.调用函数之前,必须要先定义函数,即先调用def 创建函数对象

    (1)内置函数对象会自动创建

    (2)标准库和第三方库函数,通过import导入模块时,会执行模块中的def语句我们通过实际定义函数来学习函数的定义方式。

    形参和实参

    def printMax(a, b):
        '''实现两个数的比较,并返回较大的值 '''
        if a > b:
            print(a, "较大值")
        else:
            print(b, "较大值")
    printMax(10,20)

    上面的printMax函数中,在定义时写的printMax(a,b)。a和b称为“形式参数”,简称“形参”。也就是说,形式参数是在定义函数时使用的。形式参数的命名只要符合“标
    识符”命名规则即可。调用函数时,传递的参数称为“实际参数”,简称“实参”。上面代码中,
    printMax(10,20),10和20就是实际参数。

    文档字符串(函数的注释)

    程序的可读性最重要,一般建议在函数体开始的部分附上函数定义说明,这就是“文档字符串”,也有人成为“函数的注释”。我们通过三个单引号或者三个双引号来实现,中间可以加入多行文字进行说明。

    help(函数名.__doc__)可以打印输出函数的文档字符串。

    返回值

    return返回值要点∶
    1.如果函数体中包含return语句,则结束函数执行并返回值;
    2.如果函数体中不包含return语句,则返回None值。
    3.要返回多个返回值,使用列表、元组、字典、集合将多个值“存起来”即可。

     

    变量的作用域(全局变量和局部变量)

     变量起作用的范围称为变量的作用域,不同作用域内同名变量之间互不影响。变量分为∶全局变量、局部变量。

    全局变量:

    1.在函数和类定义之外声明的变量。作用域为定义的模块,从定义位置开始直到模块结束。

    2.全局变量降低了函数的通用性和可读性。应尽量避免全局变量的使用。

    3.全局变量─般做常量使用。

    4.函数内要改变全局变量的值,使用global声明—下

    局部变量:

    1.在函数体中(包含形式参数)声明的变量。

    2.局部变量的引用比全局变量快,优先考虑使用。

    3.如果局部变量和全局变量同名,则在函数内隐藏全局变量,只使用同名的局部变量

    局部变量和全局变量效率测试

    局部变量的查询和访问速度比全局变量快,优先考虑使用,尤其是在循环的时候。在特别强调效率的地方或者循环次数较多的地方,可以通过将全局变量转为局部变量提高运行速度。

    import math
    import time
    def test01():
        start = time.time()
        for i in range(10000000):
            math.sqrt(30)
        end = time.time()
        print(end-start)
    
    def test02():
        b = math.sqrt
        start01 = time.time()
        for i in range(10000000):
            b(30)
        end01 = time.time()
        print(end01-start01)
    
    test01()
    test02()

    参数的传递

    函数的参数传递本质上就是∶从实参到形参的赋值操作。Python中“一切皆对象”,所有的赋值操作都是“引用的赋值”。所以,Python中参数的传递都是“引用传递”,不是“值传递”。具体操作时分为两类:

    1.对“可变对象”进行“写操作”,直接作用于原对象本身。

    2.对“不可变对象”进行“写操作”,会产生一个新的“对象空间”,并用新的值填充这块空间。(起到其他语言的“值传递”效果,但不是“值传递”)

    可变对象有∶

    字典、列表、集合、自定义的对象等

    不可变对象有∶

    数字、字符串、元组、function等

    传递可变对象的引用

    传递参数是可变对象(例如∶列表、字典、自定义的其他可变对象等),实际传递的还是对象的引用。在函数体中不创建新的对象拷贝,而是可以直接修改所传递的对象。

    传递不可变对象的引用

    传递参数是不可变对象(例: int、float、字符串、元组、布尔值),实际传递的还是对象的引用。在”赋值操作”时,由于不可变对象无法修改,系统会新创建一个对象。

    浅拷贝和深拷贝

    浅拷贝(copy):不拷贝子对象的内容,只是拷贝子对象的引用

    深拷贝(deepcopy):会连子对象的内存也全部拷贝一份,对子对象的修改不会影响源对象

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