Python基础语法学习：函数

一、什么是函数

Python 中的函数，可以理解成一段可以重复使用的代码。

例如下面这些代码虽然计算的范围不同，但是整体逻辑其实完全一样：

python 复制代码

sum = 0

for i in range(1, 101):
    sum += i

print(sum)

如果这种代码在程序里出现很多次，最直接的方法就是复制粘贴，但这种方式并不利于维护。假如以后计算逻辑发生变化，就可能需要修改很多份代码。

更合理的办法是把重复的部分提取出来：

python 复制代码

def calcSum(beg, end):
    sum = 0

    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i

    return sum

之后直接调用：

python 复制代码

print(calcSum(1, 100))
print(calcSum(300, 400))
print(calcSum(1, 1000))

这样重复代码就被消掉了。

二、函数的定义和调用

Python 使用 def 定义函数：

python 复制代码

def 函数名(形参列表):
    函数体
    return 返回值

比如：

python 复制代码

def hello():
    print("hello")

注意一个很重要的地方：

定义函数并不会执行函数内部的代码。

只有真正调用函数时，函数体才会执行。

python 复制代码

def hello():
    print("hello")

hello()

调用一次，执行一次；调用两次，就执行两次。

而且函数必须先定义，再使用。如果在定义之前就调用，程序会出问题。

三、函数参数

函数可以通过参数接收数据。

定义函数时写的是形参，调用函数时传进去的是实参。

例如：

python 复制代码

def calcSum(beg, end):
    sum = 0

    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i

    return sum

这里：

text 复制代码

beg、end

就是形参。

而：

python 复制代码

calcSum(1, 100)

里面的：

text 复制代码

1、100

就是实参。

调用：

python 复制代码

calcSum(1, 100)

可以理解成函数内部接收到：

text 复制代码

beg = 1
end = 100

再进行计算。

一个函数可以有多个参数，也可以没有参数。

例如：

python 复制代码

def test():
    print("hello")

也可以：

python 复制代码

def test(a, b, c):
    print(a, b, c)

调用时，参数数量必须匹配。

四、Python函数参数不需要写类型

Python 是动态类型语言，所以定义函数的时候，不需要像 C++ 那样写参数类型。

比如：

python 复制代码

def test(a):
    print(a)

这个函数可以传：

python 复制代码

test(10)
test('hello')
test(True)

不需要额外指定：

text 复制代码

int
string
bool

等类型。

五、函数返回值

函数参数可以理解成函数的输入，而 return 返回的结果可以理解成函数的输出。

比如：

python 复制代码

def calcSum(beg, end):
    sum = 0

    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i

    return sum

然后：

python 复制代码

result = calcSum(1, 100)
print(result)

这里函数只负责计算，至于结果怎么处理，由调用者决定。

我觉得这种写法非常重要。

函数里面最好主要负责自己的逻辑，不要把计算和用户交互全部混在一起。

比如不太推荐：

python 复制代码

def calcSum(beg, end):
    ...
    print(sum)

更推荐：

python 复制代码

def calcSum(beg, end):
    ...
    return sum

这样以后结果是保存到文件，还是打印到控制台，甚至用于其他计算，都可以由外部决定。

六、`return`会立即结束函数

一个函数可以有多个 return。

例如判断奇数：

python 复制代码

def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False

    return True

如果 num 是偶数，执行：

python 复制代码

return False

函数就直接结束，不会继续往后执行。

所以看到 return 的时候，可以直接想到：

text 复制代码

结束当前函数
返回结果
回到调用的位置

七、函数可以返回多个值

Python 支持：

python 复制代码

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y

调用：

python 复制代码

a, b = getPoint()

这里实际上可以一次得到两个结果。

如果某个返回值暂时不需要，可以使用 _ 忽略：

python 复制代码

_, b = getPoint()

八、变量作用域

函数里面的变量，并不一定和外面的同名变量是同一个。

例如：

python 复制代码

x = 20

def test():
    x = 10
    print(x)

test()
print(x)

输出时，函数内部和函数外部的 x 是两个不同的变量。

函数内部的变量叫做局部变量 ，函数外部的变量叫做全局变量。

如果函数内部没有找到对应的局部变量，就会继续到全局作用域中寻找。

如果确实需要在函数内部修改全局变量，可以使用：

python 复制代码

global x

例如：

python 复制代码

x = 20

def test():
    global x
    x = 10

test()

print(x)

还有一个容易和 C++ 思维混淆的地方：

if、while、for 这些代码块不会产生新的变量作用域。

也就是说，在循环或者条件语句中创建的变量，出了这些代码块之后仍然可以使用。

九、函数调用过程

调用函数时，程序会进入函数内部执行。

函数执行结束，或者遇到 return，就会回到函数调用的位置继续执行。

例如：

python 复制代码

def test():
    print("函数内部代码")

print("1111")
test()
print("2222")
test()
print("3333")

执行顺序就是：

text 复制代码

1111
函数内部代码
2222
函数内部代码
3333

调试的时候，还可以在 PyCharm 中下断点，通过 Debug 和 Step Into 一步一步观察函数的执行过程。

十、链式调用和嵌套调用

如果把一个函数的返回值直接作为另一个函数的参数，这种操作叫做链式调用。

例如：

python 复制代码

print(isOdd(10))

就比：

python 复制代码

result = isOdd(10)
print(result)

更简洁。

函数内部还可以调用其他函数，这叫做嵌套调用。

比如：

python 复制代码

def a():
    print("函数 a")

def b():
    a()
    print("函数 b")

b()

执行 b() 的时候，会先进入 b，然后调用 a，a 执行完以后再回到 b。

十一、函数调用栈

函数之间互相调用的时候，Python 会使用一个叫做函数调用栈的数据结构来记录当前调用关系。

每调用一次函数，调用栈中就会增加一个栈帧。

每个函数自己的局部变量，都保存在对应的栈帧中。

十二、递归

递归其实就是一种特殊的嵌套调用：

函数调用自己。

例如计算阶乘：

python 复制代码

def factor(n):
    if n == 1:
        return 1

    return n * factor(n - 1)

调用：

python 复制代码

print(factor(5))

执行过程大致是：

text 复制代码

factor(5)
    ↓
5 * factor(4)
        ↓
        4 * factor(3)
                ↓
                3 * factor(2)
                        ↓
                        2 * factor(1)

到了：

python 复制代码

n == 1

满足结束条件，开始一层层返回。

递归最重要的一点就是：

必须有结束条件，而且每次递归都要逐渐接近这个条件。

否则就会出现无限递归。

递归的优点是代码往往比较短，而且很像数学中的递推过程。

但是它也有缺点：

text 复制代码

代码不容易理解
容易出现无限递归
可能导致栈溢出
有些问题改成循环后效率更高

所以实际写代码时，递归不能无脑使用。

十三、参数默认值

Python 可以给函数参数设置默认值。

例如：

python 复制代码

def add(x, y, debug=False):
    if debug:
        print(f'调试信息: x={x}, y={y}')

    return x + y

这样：

python 复制代码

add(10, 20)

不传第三个参数时：

text 复制代码

debug = False

也可以：

python 复制代码

add(10, 20, True)

需要注意：

有默认值的参数要放在没有默认值的参数后面。

十四、关键字参数

正常情况下，传参是按照参数顺序来的：

python 复制代码

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

test(10, 20)

也可以直接指定参数名称：

python 复制代码

test(x=10, y=20)
test(y=100, x=200)

这种方式叫做关键字参数。

十五、总结

函数是 Python 中非常核心的一部分。

现在最需要掌握的就是：

text 复制代码

函数定义
函数调用
函数参数
返回值
变量作用域
递归
默认参数
关键字参数

以后写稍微复杂一点的程序，基本不可能一直把所有代码堆在一起。

把重复逻辑封装成函数，不仅代码更短，也更方便后续修改和复用。

Python基础语法学习：函数

一、什么是函数

二、函数的定义和调用

三、函数参数

四、Python函数参数不需要写类型

五、函数返回值

六、return会立即结束函数

七、函数可以返回多个值

八、变量作用域

九、函数调用过程

十、链式调用和嵌套调用

十一、函数调用栈

十二、递归

十三、参数默认值

十四、关键字参数

十五、总结

六、`return`会立即结束函数