函數

函數是組織好的，可重復使用的，用來實現單一，或相關聯功能的代碼段。

函數能提高應用的模塊性，和代碼的重復利用率。你已經知道Python提供了許多內建函數，比如print()。但你也可以自己創建函數，這被叫做用戶自定義函數。

定義一個函數

你可以定義一個由自己想要功能的函數，以下是簡單的規則：

函數代碼塊以 def 關鍵詞開頭，后接函數標識符名稱和圓括號 ()。

任何傳入參數和自變量必須放在圓括號中間，圓括號之間可以用于定義參數。

函數的第一行語句可以選擇性地使用文檔字符串—用于存放函數說明。

函數內容以冒號 : 起始，并且縮進。

return [表達式] 結束函數，選擇性地返回一個值給調用方，不帶表達式的 return 相當于返回 None。

語法

Python 定義函數使用 def 關鍵字，一般格式如下：

def 函數名（參數列表）: 函數體

默認情況下，參數值和參數名稱是按函數聲明中定義的順序匹配起來的。

實例讓我們使用函數來輸出"Hello World！"：

#!/usr/bin/python3

def hello() :
    print("Hello World!")

hello()

更復雜點的應用，函數中帶上參數變量:

#!/usr/bin/python3
 
def max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b
 
a = 4
b = 5
print(max(a, b))

以上實例輸出結果：

5

#!/usr/bin/python3
 
# 計算面積函數
def area(width, height):
    return width * height
 
def print_welcome(name):
    print("Welcome", name)
 
print_welcome("Caiyuan")
w = 4
h = 5
print("width =", w, " height =", h, " area =", area(w, h))

以上實例輸出結果：

Welcome Caiyuan width = 4  height = 5  area = 20

函數調用

定義一個函數：給了函數一個名稱，指定了函數里包含的參數，和代碼塊結構。

這個函數的基本結構完成以后，你可以通過另一個函數調用執行，也可以直接從 Python 命令提示符執行。

如下實例調用了 printme() 函數：

#!/usr/bin/python3
 
# 定義函數
def printme( str ):
   # 打印任何傳入的字符串
   print (str)
   return
 
# 調用函數
printme("我要調用用戶自定義函數!")
printme("再次調用同一函數")

以上實例輸出結果：

我要調用用戶自定義函數! 再次調用同一函數

參數傳遞

在 python 中，類型屬于對象，對象有不同類型的區分，變量是沒有類型的：

a=[1,2,3]

a="Caiyuan"

以上代碼中，[1,2,3] 是 List 類型，"Caiyuan" 是 String 類型，而變量 a 是沒有類型，她僅僅是一個對象的引用（一個指針），可以是指向 List 類型對象，也可以是指向 String 類型對象。

可更改(mutable)與不可更改(immutable)對象

在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的對象，而 list,dict 等則是可以修改的對象。

不可變類型：變量賦值 a=5 后再賦值 a=10，這里實際是新生成一個 int 值對象 10，再讓 a 指向它，而 5 被丟棄，不是改變 a 的值，相當于新生成了 a。

可變類型：變量賦值 la=[1,2,3,4] 后再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個元素值更改，本身la沒有動，只是其內部的一部分值被修改了。

python 函數的參數傳遞：

不可變類型：類似 C++ 的值傳遞，如整數、字符串、元組。如 fun(a)，傳遞的只是 a 的值，沒有影響 a 對象本身。如果在 fun(a) 內部修改 a 的值，則是新生成一個 a 的對象。

可變類型：類似 C++ 的引用傳遞，如 列表，字典。如 fun(la)，則是將 la 真正的傳過去，修改后 fun 外部的 la 也會受影響

python 中一切都是對象，嚴格意義我們不能說值傳遞還是引用傳遞，我們應該說傳不可變對象和傳可變對象。

python 傳不可變對象實例

通過 id() 函數來查看內存地址變化：

def change(a):
    print(id(a))   # 指向的是同一個對象
    a=10
    print(id(a))   # 一個新對象
 
a=1
print(id(a))
change(a)

以上實例輸出結果為：

4379369136 4379369136 4379369424

可以看見在調用函數前后，形參和實參指向的是同一個對象（對象 id 相同），在函數內部修改形參后，形參指向的是不同的 id。

傳可變對象實例

可變對象在函數里修改了參數，那么在調用這個函數的函數里，原始的參數也被改變了。例如：

#!/usr/bin/python3

# 可寫函數說明
def changeme( mylist ):
   "修改傳入的列表"
   mylist.append([1,2,3,4])
   print ("函數內取值: ", mylist)
   return
 
# 調用changeme函數
mylist = [10,20,30]
changeme( mylist )
print ("函數外取值: ", mylist)

傳入函數的和在末尾添加新內容的對象用的是同一個引用。故輸出結果如下：

函數內取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]] 函數外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

參數

以下是調用函數時可使用的正式參數類型：

必需參數

關鍵字參數

默認參數

不定長參數

必需參數

必需參數須以正確的順序傳入函數。調用時的數量必須和聲明時的一樣。

調用 printme() 函數，你必須傳入一個參數，不然會出現語法錯誤：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數說明
def printme( str ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print (str)
   return
 
# 調用 printme 函數，不加參數會報錯
printme()

以上實例輸出結果：

Traceback (most recent call last): File "test.py", line 10, inprintme() TypeError: printme() missing 1 required positional argument: 'str'

關鍵字參數

關鍵字參數和函數調用關系緊密，函數調用使用關鍵字參數來確定傳入的參數值。

使用關鍵字參數允許函數調用時參數的順序與聲明時不一致，因為 Python 解釋器能夠用參數名匹配參數值。

以下實例在函數 printme() 調用時使用參數名：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數說明
def printme( str ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print (str)
   return
 
#調用printme函數
printme( str = "三只小菜猿")

以上實例輸出結果：

三只小菜猿

以下實例中演示了函數參數的使用不需要使用指定順序：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數說明
def printinfo( name, age ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年齡: ", age)
   return
 
#調用printinfo函數
printinfo( age=50, name="caiyuan" )

以上實例輸出結果：

名字:  caiyuan 年齡:  50

默認參數

調用函數時，如果沒有傳遞參數，則會使用默認參數。以下實例中如果沒有傳入 age 參數，則使用默認值：

#!/usr/bin/python3
 
#可寫函數說明
def printinfo( name, age = 35 ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年齡: ", age)
   return
 
#調用printinfo函數
printinfo( age=50, name="caiyuan" )
print ("------------------------")
printinfo( name="caiyuan" )

以上實例輸出結果：

名字:  caiyuan 年齡:  50

名字:  caiyuan 年齡:  35

不定長參數

你可能需要一個函數能處理比當初聲明時更多的參數。這些參數叫做不定長參數，和上述 2 種參數不同，聲明時不會命名。基本語法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ): "函數_文檔字符串" function_suite

加了星號 * 的參數會以元組(tuple)的形式導入，存放所有未命名的變量參數。

#!/usr/bin/python3
  
# 可寫函數說明
def printinfo( arg1, *vartuple ):
   "打印任何傳入的參數"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)
   print (vartuple)
 
# 調用printinfo 函數
printinfo( 70, 60, 50 )

以上實例輸出結果：

輸出: 70 (60, 50)

如果在函數調用時沒有指定參數，它就是一個空元組。我們也可以不向函數傳遞未命名的變量。如下實例：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫函數說明
def printinfo( arg1, *vartuple ):
   "打印任何傳入的參數"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)
   for var in vartuple:
      print (var)
   return
 
# 調用printinfo 函數
printinfo( 10 )
printinfo( 70, 60, 50 )

以上實例輸出結果：

輸出: 10 輸出: 70 60 50

還有一種就是參數帶兩個星號 **基本語法如下：

def functionname([formal_args,] **var_args_dict ): "函數_文檔字符串" function_suite return [expression]

加了兩個星號 ** 的參數會以字典的形式導入。

#!/usr/bin/python3
  
# 可寫函數說明
def printinfo( arg1, **vardict ):
   "打印任何傳入的參數"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)
   print (vardict)
 
# 調用printinfo 函數
printinfo(1, a=2,b=3)

以上實例輸出結果：

輸出: 1 {'a': 2, 'b': 3}

聲明函數時，參數中星號 * 可以單獨出現，例如:

def f(a,b,*,c): return a+b+c

如果單獨出現星號 *，則星號 * 后的參數必須用關鍵字傳入：

>>> def f(a,b,*,c):
...     return a+b+c
... 
>>> f(1,2,3)   # 報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: f() takes 2 positional arguments but 3 were given
>>> f(1,2,c=3) # 正常
6
>>>

匿名函數

Python 使用 lambda 來創建匿名函數。

所謂匿名，意即不再使用 def 語句這樣標準的形式定義一個函數。

lambda 只是一個表達式，函數體比 def 簡單很多。 lambda 的主體是一個表達式，而不是一個代碼塊。僅僅能在 lambda 表達式中封裝有限的邏輯進去。 lambda 函數擁有自己的命名空間，且不能訪問自己參數列表之外或全局命名空間里的參數。 雖然 lambda 函數看起來只能寫一行，卻不等同于 C 或 C++ 的內聯函數，后者的目的是調用小函數時不占用棧內存從而增加運行效率。

語法

lambda 函數的語法只包含一個語句，如下：

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

設置參數 a 加上 10:

x = lambda a : a + 10
print(x(5))

以上實例輸出結果：

15

以下實例匿名函數設置兩個參數：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫函數說明
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
 
# 調用sum函數
print ("相加后的值為 : ", sum( 10, 20 ))
print ("相加后的值為 : ", sum( 20, 20 ))

以上實例輸出結果：

相加后的值為 :  30 相加后的值為 :  40

我們可以將匿名函數封裝在一個函數內，這樣可以使用同樣的代碼來創建多個匿名函數。

以下實例將匿名函數封裝在 myfunc 函數中，通過傳入不同的參數來創建不同的匿名函數：

def myfunc(n):
  return lambda a : a * n
 
mydoubler = myfunc(2)
mytripler = myfunc(3)
 
print(mydoubler(11))
print(mytripler(11))

以上實例輸出結果：

22 33

return 語句

return [表達式] 語句用于退出函數，選擇性地向調用方返回一個表達式。不帶參數值的 return 語句返回 None。之前的例子都沒有示范如何返回數值，以下實例演示了 return 語句的用法：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫函數說明
def sum( arg1, arg2 ):
   # 返回2個參數的和."
   total = arg1 + arg2
   print ("函數內 : ", total)
   return total
 
# 調用sum函數
total = sum( 10, 20 )
print ("函數外 : ", total)

以上實例輸出結果：

函數內 :  30 函數外 :  30

強制位置參數

Python3.8 新增了一個函數形參語法 / 用來指明函數形參必須使用指定位置參數，不能使用關鍵字參數的形式。

在以下的例子中，形參 a 和 b 必須使用指定位置參數，c 或 d 可以是位置形參或關鍵字形參，而 e 和 f 要求為關鍵字形參:

def f(a, b, /, c, d, *, e, f): print(a, b, c, d, e, f)

以下使用方法是正確的:

f(10, 20, 30, d=40, e=50, f=60)

以下使用方法會發生錯誤:

f(10, b=20, c=30, d=40, e=50, f=60)   # b 不能使用關鍵字參數的形式 f(10, 20, 30, 40, 50, f=60)           # e 必須使用關鍵字參數的形式