Python初级教程(15): 函数

在本文中，您将学习函数。在Python中，函数是啥，它的语法是啥样，它的组成部分和类型有哪些。另外，您还将学习在Python中如何创建函数。

1. 函数是啥？

在Python中，函数是一组执行特定任务的相关语句。

函数有助于将我们的程序分解为较小的模块化块。随着我们的程序变得越来越大，函数使其变得更有组织性和可管理性。

此外，它避免了重复，并使代码可重用。

其语法为：

def function_name(parameters):
    """docstring"""
    statement(s)

上面是一个函数的定义，函数包括以下部分：

关键字def标记函数头的开始。
一个用于唯一标识它的函数名称。与标识符一样，函数的命名也遵循相同的规则，Python初级教程(02): 关键字和标识符。
参数(parameters/arguments)，我们通过这些参数将值传递给函数。函数也可以没有参数。
用冒号:标记函数头的结尾。
可选的文档字符串Docstring，用于描述函数的功能，可参考Python初级教程(03): 语句、缩进和注释最后的内容。
组成函数体的一个或多个python语句。语句必须具有相同的缩进级别（通常为4个空格）。
可选的return语句，用于从函数中返回一个值。

来看个例子：

def greet(name):
    """This function greets to
    the person passed in as
    parameter"""
    print("Hello, " + name + ". Good morning!")

如何在Python中调用函数?

定义好函数后，我们就可以从程序、或另一个函数，甚至直接在Python提示符下调用它。要调用函数，我们只需键入带有适当参数的函数名称即可。比如

>>> greet('Paul')
Hello, Paul. Good morning!

调用函数的流程示意图为：

2. 文档字符串(Docstring)

函数头之后的第一个字符串称为Docstring，是文档字符串的缩写。它用于简要说明函数的功能。

尽管是可选的，但文档是一种良好的编程习惯。除非您的记忆超好，否则请务必为您的函数添加适当文档来说明它的功能。

在上面的示例中，我们在函数标头的正下方有一个文档字符串。我们通常使用三引号，以便文档字符串可以扩展到多行。该字符串可作为函数的__doc__属性来使用。

看个例子：

>>> print(greet.__doc__)
This function greets to
    the person passed into the
    name parameter

3. return 语句

return语句用于退出函数并返回到调用它的位置。

它的语法为：

return [expression_list]

该语句可以包含表达式，表达式会被求值，并将该值作为返回值。如果语句中没有表达式或函数内部不存在return语句，则该函数将返回None对象。比如：

>>> print(greet("May"))
Hello, May. Good morning!
None

在这里，None是函数的返回值。

再看个返回值不是None的例子：

def absolute_value(num):
    """This function returns the absolute
    value of the entered number"""

    if num >= 0:
        return num
    else:
        return -num

# Output: 2
print(absolute_value(2))

# Output: 4
print(absolute_value(-4))

上面代码的运行结果为：

2
4

4. 变量的作用域和生存期

变量作用域是指我们能够在多大范围访问到变量。在函数内部定义的参数和变量在外部是不可见的。因此，它们具有局部作用域。

变量的生存期是指变量在内存中存在的时间。函数中变量的生存期与函数执行的时间一样长，一旦从函数返回，它们就被销毁了。

下面是一个说明函数中变量的作用域的例子：

def my_func():
    x = 10
    print("Value inside function:", x)

x = 20
my_func()
print("Value outside function:", x)

输出为：

Value inside function: 10
Value outside function: 20

这里，我们可以看到x的初始值为20。即使my_func()函数将x的值更改为10，它也不会影响函数之外的x值。

这是因为函数内部的变量x与外部的变量x是不同。虽然它们有相同的名称，但它们是两个不同的变量，具有不同的作用域。

另一方面，函数外部的变量对于函数内部是可见的。外部变量具有全局域。

我们可以从函数内部读取这些值，但不能更改它们。为了能修改函数外部变量的值，必须使用关键字global将它们声明为全局变量。

来看几个例子：

函数内部可以访问外部变量：

## variables outside of the function are visible from inside
def my_func():
    print("Value inside function:", x)

x = 20
my_func()
print("Value outside function:", x)

输出为：

Value inside function: 20
Value outside function: 20

函数内部不能更改外部变量：

## We can read these values from inside the function, but cannot change them
def my_func():
    x = x + 10
    print("Value inside function:", x)

x = 20
my_func()
print("Value outside function:", x)

输出为：

Traceback (most recent call last):
  File "<ipython-input-4-ba393f2e5c59>", line 7, in <module>
    my_func()
  File "<ipython-input-4-ba393f2e5c59>", line 3, in my_func
    x = x + 10
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

将函数内部变量设置为global后，函数内部可以更改外部变量：

## to modify the value of variables outside the function using the keyword global
def my_func():
    global x
    x = x + 10
    print("Value inside function:", x)

x = 20
my_func()
print("Value outside function:", x)

输出为：

Value inside function: 30
Value outside function: 30

5. 函数的类型

基本上，我们可以将函数分为以下两种类型：

内置函数：内置于Python中的函数
用户自定义的函数：由用户自己定义的函数

今天的内容就讲到这。

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