Python代碼重用之函式入門

函式是組織好的，可重復使用的，用來實作單一，或相關聯功能的代碼段，

在開發程式時，使用函式可以提高撰寫的效率以及代碼的重用，

一、函式的基本使用

函式的使用就是定義和呼叫兩個步驟，

函式的定義

定義函式的格式如下：

def 函式名():

    函式封裝的代碼
    ……

說明：
1、def 是英文 define 的縮寫，

2、函式名稱應該能夠表達函式封裝代碼的功能，方便后續的呼叫，

3、函式名稱的命名應該符合識別符號的命名規則，

• 可以由字母、下劃線和數字組成
• 不能以數字開頭
• 不能與關鍵字重名

函式的呼叫

呼叫函式很簡單的，通過 函式名() 即可完成對函式的呼叫，

實體：

# 定義函式
def say_hello():
    print("hello 1")
    print("hello 2")
    print("hello 3")
    
# 只有在呼叫函式時，之前定義的函式才會被執行
# 呼叫函式
say_hello()

定義好函式之后，只表示這個函式封裝了一段代碼而已，如果不主動呼叫函式，函式是不會主動執行的，

那么能否將函式呼叫放在函式定義的上方呢？

答案是不能的！因為在使用函式名呼叫函式之前，必須要保證 Python 已經知道函式的存在，否則控制臺會提示報錯資訊:

NameError: name 'xxx' is not defined
名稱錯誤：xxx 這個名字沒有被定義

函式的檔案注釋

在開發中，如果希望給函式添加注釋，應該在定義函式的下方，使用連續的三對引號，

在連續的三對引號之間撰寫對函式的說明文字，

因為函式體相對比較獨立，函式定義的上方，應該和其他代碼（包括注釋）保留兩個空行，

二、函式的引數

在函式名的后面的小括號內部填寫引數，多個引數之間使用 ',' (逗號)分隔，

實體

def sum_2_num(num1, num2):
    result = num1 + num2
    print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))

sum_2_num(50, 20)

形參和實參

形參：定義函式時，小括號中的引數，是用來接收引數用的，在函式內部作為變數使用，

實參：呼叫函式時，小括號中的引數，是用來把資料傳遞到函式內部用的，

1、不可變和可變的引數

無論傳遞的引數是可變還是不可變的，只要針對引數使用賦值陳述句，只會在函式內部修改區域變數的參考，不會影響到外部變數的參考，

def demo(num, num_list):

    # 賦值陳述句
    num = 200
    num_list = [1, 2, 3]

    print(num)  # 200
    print(num_list)  # [1,2,3]

gl_num = 99
gl_list = [4, 5, 6]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)  # 99
print(gl_list)  # [4,5,6]

但是如果傳遞的引數是可變型別，并且在函式內部，使用方法修改了資料的內容，同樣會影響到外部的資料，

def mutable(num_list):

    num_list.extend([1, 2, 3])
    print(num_list)  # [6, 7, 8, 1, 2, 3]

gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)  # [6, 7, 8, 1, 2, 3]

在 python 中，串列變數呼叫 += 本質上是在執行串列變數的 extend 方法，不會修改變數的參考，

def demo(num, num_list):

    num += num
    # 函式執行結束后，外部資料同樣會發生變化
    num_list += num_list

    print(num)  # 18
    print(num_list)  # [1, 2, 3, 1, 2, 3]

gl_num = 9
gl_list = [1, 2, 3]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)  # 9
print(gl_list)  # [1, 2, 3, 1, 2, 3]

2、預設引數

定義函式時，可以給某個引數指定一個默認值，具有默認值的引數就叫做預設引數，

呼叫函式時，如果沒有傳入預設引數的值，則在函式內部使用定義函式時指定的引數默認值，

函式的預設引數，將常見的值設定為引數的預設值，從而簡化函式的呼叫，

例如：對串列排序的方法

gl_num_list = [6, 3, 9]

# 默認就是升序排序，因為這種應用需求更多
gl_num_list.sort()
print(gl_num_list)

# 當需要降序排序時，才需要傳遞 reverse 引數
gl_num_list.sort(reverse=True)
print(gl_num_list)

指定函式的預設引數

在引數后使用賦值陳述句，可以指定引數的預設值，

def print_info(name, gender=True):

    gender_text = "男生"
    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s 是 %s" % (name, gender_text))

注意事項：

1、預設引數，需要使用最常見的值作為默認值！

2、必須保證帶有默認值的預設引數在引數串列末尾，

3、在呼叫函式時，如果有多個預設引數，需要指定引數名，這樣解釋器才能夠知道引數的對應關系！

def print_info(name, title="", gender=True):
    """
    :param title: 職位
    :param name: 班上同學的姓名
    :param gender: True 男生 False 女生
    """
    
    gender_text = "男生"

    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s%s 是 %s" % (title, name, gender_text))

print_info("小明")
print_info("老王", title="班長")
print_info("小美", gender=False)
# 小明 是 男生
# 班長老王 是 男生
# 小美 是 女生

3、多值引數

有時可能需要一個函式能夠處理的引數個數是不確定的，這個時候，就可以使用多值引數，

python 中有兩種多值引數：

引數名前增加一個 * 可以接收元組，引數名前增加兩個 * 可以接收字典，

一般在給多值引數命名時，習慣使用以下兩個名字：

*args，存放元組引數，**kwargs 存放字典引數，

args 是 arguments 的縮寫，有變數的含義，

kw 是 keyword 的縮寫，kwargs 可以記憶成鍵值對引數，

def demo(num, *args, **kwargs):

    print(num)
    print(args)
    print(kwargs)

demo(1, 2, 3, 4, 5, name="小明", age=18, gender=True)
# 1
# (2, 3, 4, 5)
# {'name': '小明', 'age': 18, 'gender': True}

多值引數實體：計算任意多個數字的和，

def sum_numbers(*args):

    num = 0
    for n in args:
        num += n

    return num

print(sum_numbers(1, 2, 3))  # 6

三、函式的回傳值

在程式開發中，有時候會希望 一個函式執行結束后，告訴呼叫者一個結果，以便呼叫者針對具體的結果做后續的處理，

回傳值是函式完成作業后，最后給呼叫者的一個結果，

在函式中使用 return 關鍵字可以回傳結果，

呼叫函式一方，可以使用變數來接收函式的回傳結果，

注意：return表示回傳，函式內部在 return 后面的代碼都不會被執行，

實體：

def sum_2_num(num1, num2):
    """對兩個數字的求和"""
    return num1 + num2
# 呼叫函式，并使用 result 變數接收計算結果
result = sum_2_num(10, 20)
print("計算結果是 %d" % result)

那么問題來了，一個函式執行后能否回傳多個結果么？

在 Python 中，可以將一個元組使用賦值陳述句同時賦值給多個變數，

注意：變數的數量需要和元組中的元素數量保持一致，

實體：

def measure():
    """測量溫度和濕度"""

    print("測量開始...")
    temp = 39
    wetness = 50
    print("測量結束...")

    # 如果函式回傳的型別是元組，小括號可以省略
    # return (temp, wetness)
    return temp, wetness

# 如果函式回傳的型別是元組，同時希望單獨的處理元組中的元素
# 可以使用多個變數，一次接收函式的回傳結果
gl_temp, gl_wetness = measure()

print(gl_temp)
print(gl_wetness)

四、區域變數和全域變數

區域變數是在函式內部定義的變數，只能在函式內部使用，

全域變數是在函式外部定義的變數（沒有定義在某一個函式內），所有函式內部都可以使用這個變數，

在其他的開發語言中，大多不推薦使用全域變數——可變范圍太大，導致程式不好維護！

但是 Python 使用全域變數的地方比較多，原始碼作了特定的處理，可以更方便地使用全域變數，

1、區域變數

函式執行結束后，函式內部的區域變數，會被系統回收，

不同的函式，可以定義相同的名字的區域變數，但是彼此之間不會產生影響，

在函式內部使用，臨時保存函式內部需要使用的資料，

區域變數的生命周期

所謂生命周期就是變數從被創建到被系統回收的程序，

區域變數在函式執行時才會被創建，函式執行結束后區域變數被系統回收，

2、全域變數

函式執行時，需要處理變數時會：

首先查找函式內部是否存在指定名稱的區域變數，如果有，直接使用，如果沒有，查找函式外部是否存在指定名的全域變數，如果有，直接使用，如果還沒有，程式報錯！

# 定義一個全域變數
num = 10

def demo1():
    print(num)

demo1()
# 10

在函式內部，可以通過全域變數的參考獲取對應的資料，但是，不允許直接修改全域變數的參考，即通過普通的賦值陳述句不能修改全域變數的值，

# 定義一個全域變數
num = 10

def demo1():
    # 在python中，是不允許直接修改全部變數的值
    # 如果使用賦值陳述句，會在函式內部，定義一個區域變數
    num = 99
    print(num)

def demo2():
    print(num)

demo1()  # 99
demo2()  # 10

那如何才能在函式內部修改全域變數的值呢？

如果在函式中需要修改全域變數，需要使用 global 進行宣告，

# 定義一個全域變數
num = 10

def demo1():
    # 使用 global 宣告變數可以修改全域變數的值
    global num
    num = 99
    print(num)

def demo2():
    print(num)

demo1()  # 99
demo2()  # 99

為了保證所有的函式都能夠正確使用到全域變數，應該將全域變數定義在其他函式的上方，

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