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Python 函数:代码重用的基础

原文:https://python.land/introduction-to-python/functions

函数是编程世界中一个至关重要的概念。在本文中，我们将探索 Python 函数。您将了解为什么它们如此重要，如何用 Python 的 def 关键字定义函数，如何调用函数，并且我们将了解使用函数时出现的一个主题:变量范围。

Python 中的函数是什么？
使用功能的优势
内置 Python 函数
创建 Python 函数
缩进
Python 函数参数和自变量
从函数返回
返回值
变量范围
默认值和命名参数

Python 中的函数是什么？

让我们确切地定义一下什么是函数:

Function

A Python function is a named section of a program that performs a specific task and, optionally, returns a value

函数是任何编程语言的真正组成部分。我们用关键字def定义了一个 Python 函数。但是在我们开始这样做之前，让我们先回顾一下函数的优点，让我们看看一些您可能已经知道的内置函数。

使用功能的优势

代码重用

Python 函数可以定义一次，使用多次。因此，它有助于代码重用:您不会希望多次编写相同的代码。

函数是保持代码短小、简洁、易读的好方法。通过给函数起一个精心选择的名字，你的代码将变得更加易读，因为函数名直接解释了将会发生什么。这样，其他人(或者将来的你)就可以阅读你的代码，而且不用看全部，也能理解它在做什么，因为它有精心选择的函数名。

稍后将解释代码重用的其他形式。例如，你也可以将代码分组到模块和包中。

因素

函数接受一个参数，稍后您将看到它是如何工作的。这里最大的优点是，你可以通过改变参数来改变函数的行为。

返回值

函数可以返回值。该值通常是某种计算或运算的结果。事实上，一个 Python 函数甚至可以返回多个值。

内置 Python 函数

在我们开始自己定义函数之前，我们先来看看 Python 的一些内置函数。先说最广为人知的内置函数，叫做print:

>>> print('Hello, readers!')
Hello, readers!
>>> print(15)
15

Print 接受一个参数并将其打印到屏幕上。

正如我们的定义中所述，函数可以选择返回值。但是，print不返回任何东西。因为它把一些东西打印到屏幕上，看起来好像是这样，但实际上不是。我们可以通过将打印语句的结果赋给一个 Python 变量来检查这一点:

>>> result = print('Hello')
Hello
>>> print(result)
None

None是 Python 中一种特殊类型的值，基本意思是“什么都不是”

另一个确实返回值的内置函数是len()。它返回你喂它的任何东西的长度:

>>> mylength = len('Hello')
>>> print(mylength)
5

创建 Python 函数

现在我们知道了如何使用函数，让我们自己创建一个简单的函数。为此，我们使用 Python 的def关键字:

>>> def say_hi():
...     print('Hi!')
...
>>> say_hi()
Hi!

虽然只有几行，但很多事情都在进行。让我们仔细分析一下:

首先我们看到关键字def，这是 Python 定义一个函数的关键字。
接下来是我们的函数名，say_hi。
然后我们遇到两个括号，()，表示这个函数不接受任何参数(不像print和len)。
我们用冒号(:)结束这一行
最后，我们遇到了一个使 Python 区别于许多其他编程语言的特性:缩进。

缩进

Python 使用缩进来区分属于一起的代码块。具有相同缩进的连续行是同一代码块的一部分。

为了告诉 Python 下面几行是我们函数的主体，我们需要缩进它们。你用键盘上的键键键来缩进行。在 Python 中，使用四个空格进行缩进是一种很好的风格。整个 Python 社区都这样做。如果你点击 TAB 键，Python 交互式 shell (REPL)和所有像样的编辑器将自动缩进四个空格。

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回到我们的函数:它的主体只有一行代码:print 命令。在此之后，我们再按一次 enter 键，让 Python REPL 知道这是函数的结尾。这很重要。函数后面必须有一个空行来表示函数的结束。最后，我们可以用say_hi()调用我们的函数。

Python 函数参数和自变量

我们可以通过将一个参数传递给我们的函数来使这变得更有趣。我们再次用 def 定义了一个函数，但是我们在括号之间添加了一个变量名:

>>> def say_hi(name):
...     print('Hi', name)
...
>>> say_hi('Erik')
Hi Erik

我们的函数现在接受一个值，该值被赋给变量名。我们将这样的变量称为参数，而我们提供的实际值(‘Erik’)称为参数。

Parameters and arguments

A Python function can have parameters. The values we pass through these parameters are called arguments.

如您所见，print()接受多个参数，用逗号分隔。这允许我们打印“hi”和提供的姓名。为了方便起见，print()会自动在两个字符串之间加一个空格。

具有多个参数的 Python 函数

让我们更进一步，定义一个有多个参数的函数:

>>> def welcome(name, location):
...     print("Hi", name, "welcome to", location)
...
>>> welcome('Erik', 'this tutorial')
Hi Erik welcome to this tutorial

没那么难；您只需在函数定义中添加更多的参数，用逗号分隔。

从函数返回

一个函数运行到该函数结束，之后 Python 返回到调用该函数的地方。在下面的示例中，我希望您在运行之前预测输出:

https://crumb.sh/embed/k2pkTYQVGMW

预测这个程序的输出

你的期望与现实相符吗？如果是这样，那么您已经很好地理解了函数调用是如何工作的。在这一点上，有些人希望看到文本“让我们问候整个世界”两次。如果你是其中之一，不要着急，继续读下去。

Python 会跟踪函数的调用点。在我们的例子中，它在第 5 行。一旦被调用，Python 就会一行一行地运行函数中的代码块，直到到达函数的末尾。一旦到达函数的末尾， Python 会跳回到从调用函数的那一行:第 6 行！

简而言之:函数调用不是跳转或“转到”，而是对一段可重用代码的调用，这段代码返回到它被调用的地方。函数调用也是一个表达式:大多数函数都返回值。

返回值

到目前为止，我们的函数只打印了一些东西，没有返回任何东西。使函数更有用的是返回值的能力。让我们看一个 Python 函数如何返回值的示例:

https://crumb.sh/embed/QdrfCWZeXKu

这是从 Python 函数返回值的方式

如您所见，我们使用关键字return从函数中返回值。返回值的函数可以用在任何我们可以使用表达式的地方。在上面的例子中，我们可以将返回值赋给变量result。

我们也可以在 if 语句中使用该函数。例如:

if add(1, 1) == 2:
    print("That's what you'd expect!")

空 return 语句

如果你的函数不返回任何东西，但是你仍然想从函数返回，你可以使用一个空的 return 语句。这里有一个愚蠢的例子:

def optional_greeter(name):
    if name.startswith('X'):
        # We don't greet people with weird names :p
        return

    print('Hi there, ', name)

optional_greeter('Xander')

这是一个有趣的模式；我称之为提前回归。我想早点回来，因为另一种选择是使用 if… else 语句块:

def optional_greeter(name):
    if name.startswith('X'):
        # We don't greet people with weird names :p
        pass
    else:
        print('Hi there, ', name)

optional_greeter('Xander')

你觉得哪个看起来更干净？我认为是第一种，因为它需要更少的缩进代码。虽然对于这样一个小例子来说差别很小，但是当你有更大的代码块时，这种差别就开始增加了。

变量范围

变量name只存在于我们的函数内部。我们说变量name的范围限于函数say_hi，意味着它不存在于这个函数之外。

Scope

The visibility of a variable is called scope. The scope defines which parts of your program can see and use a variable.

如果我们在所谓的程序顶层定义一个变量，那么它在任何地方都是可见的。

让我们来演示一下:

>>> def say_hi():
...    print("Hi", name)
...    answer = "Hi"
...
>>> name = 'Erik'
>>> say_hi()
Hi Erik
>>> print(answer)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'answer' is not defined

say_hi能够像预期的那样使用变量name，因为它是一个顶级变量:它随处可见。然而，在 say_hi 内部定义的answer在函数之外是未知的，并且会导致NameError。Python 给出了一个信息性的详细错误:“名称‘答案’未定义。”

默认值和命名参数

Python 的一个引人注目的特性是能够为参数提供默认值:

>>> def welcome(name='learner', location='this tutorial'):
...     print("Hi", name, "welcome to", location)
...
>>> welcome()
Hi learner welcome to this tutorial
>>> welcome(name='John')
Hi John welcome to this tutorial
>>> welcome(location='this epic tutorial')
Hi learner welcome to this epic tutorial
>>> welcome(name='John', location='this epic tutorial')
Hi John welcome to this epic tutorial

或者，如果您愿意，可以使用下面的交互式示例:

https://crumb . sh/embed/3gqc 9 ebqd 3k

默认值和命名参数的演示

因为我们的参数有一个默认值，所以您不必填写它们。如果没有，则使用默认值。如果这样做，您可以用自己的值覆盖默认值。

在显式命名参数的同时调用 Python 函数与我们迄今为止所做的不同。这些参数称为命名参数，因为我们指定了名称和值，而不仅仅是值。由于这些命名的参数，我们提供它们的顺序并不重要。仔细想想，这是让默认值变得有用的自然且唯一的方法。

如果你不想使用命名参数，你可以。当你依赖位置而不是名字时，你提供了我们所说的位置参数。位置很重要，如下所示:

>>> def welcome(name='learner', location='this tutorial'):
...     print("Hi", name, "welcome to", location)
...
>>> welcome('Erik', 'your home')
Hi Erik welcome to your home

现在，您已经学习了足够多的函数知识，可以继续学习本教程。如果你想了解更多，请阅读我的 Python 函数深潜。

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