函数的定义
假设现在你是下水道工，如果你事先准备好你的工具箱，等你接到修理下水道的工作的时候，你直接把你的工具箱拿过去直接使用就行了，而不需要临时准备锤子啥的。
在程序中，函数就是具备某一功能的工具，事先将工具准备好就是函数的定义，遇到应用场景拿来就用就是函数的调用
函数体系
语法
- 定义有参数函数，及有参函数的应用场景
- 定义无参数函数，及无参函数的应用场景
- 定义空函数，及空函数的应用场景
调用函数
如何调用函数
函数的返回值
函数参数的应用：形参和实参，位置形参，位置实参，关键字实参，默认形参，*args，**kwargs
- 高阶函数（函数对象）
- 函数嵌套
- 作用域与名称空间
- 装饰器
- 迭代器与生成器及协程函数
- 三元运算，列表解析、生成器表达式
- 函数的递归调用
- 内置函数
- 面向过程编程与函数式编程
如果不使用函数，写程序时将会遇到这三个问题：
- 程序冗长
- 程序的扩展性差
- 程序的可读性差
如何调用函数
先定义函数，后调用
- 定义函数
def 函数名(param1、param2……):
"""
函数功能的描述信息
:param1：描述
:param2：描述
:return：返回值
"""
code 1
code 2
code 3
...
return 返回值
- 调用函数
函数名(param1、param2……)
eg1. 注册功能函数
# 注册功能函数
def register():
"""注册功能"""
username = input('username: ').strip() #strip() 方法去除输入内容的首尾空白字符。
pwd = input('password: ').strip()
with open('38a.txt', 'a', encoding='utf8') as fa:
fa.write(f"{username}:{pwd}\n")
fa.flush()
register()
# 复用
register()
register()
定义了一个名为 register() 的函数，用于实现注册功能。在该函数内部，使用 input() 函数获取用户输入的用户名和密码，并使用 strip() 方法去除输入内容的首尾空白字符。然后，将用户名和密码以特定格式写入到文件 '38a.txt' 中，并通过 fa.flush() 立即将数据写入文件。
eg2.登录功能函数
# 登录功能函数
def login():
"""登录功能"""
inp_username = input('username: ').strip()
inp_pwd = input('password: ').strip()
with open('38a.txt', 'rt', encoding='utf8') as fr:
for user_info in fr:
user_info = user_info.strip('\n')
user_info_list = user_info.split(':')
if inp_username == user_info_list[0] and inp_pwd == user_info_list[1]:
print('login successful')
break
else:
print('failed')
login()
定义了一个名为 login() 的函数，用于实现登录功能。在该函数内部，首先使用 input() 函数获取用户输入的用户名和密码，并使用 strip() 方法去除输入内容的首尾空白字符。然后，打开文件 '38a.txt' 并逐行读取其中的用户信息。对于每一行用户信息，通过拆分用户名和密码，并与用户输入的用户名和密码进行对比。如果找到匹配的用户名和密码，则输出登录成功的提示信息；否则输出登录失败的提示信息。
定义函数的三种形式
定义函数时参数是函数体接收外部传值的一种媒介，其实就是一个变量名
无参函数
在函数阶段括号内没有参数，称为无参函数。需要注意的是：定义时无参，意味着调用时也无需传入参数。
如果函数体代码逻辑不需要依赖外部传入的值，必须得定义成无参函数。
def func():
print('hello nick')
func() # hello nick
有参函数
在函数定义阶段括号内有参数，称为有参函数。需要注意的是：定义时有参，意味着调用时也必须传入参数。
如果函数体代码逻辑需要依赖外部传入的值，必须得定义成有参函数。
def sum_self(x, y):
"""求和"""
res = x+y
print(res)
sum_self(1,2) # 3
空函数
当你只知道你需要实现某个功能，但不知道该如何用代码实现时，你可以暂时写个空函数，然后先实现其他的功能。
def func():
pass
函数的返回值
函数内部代码经过一些列逻辑处理获得的结果。
为什么要有返回值
现在有一个需求，比较两个人的月薪，然后想获取月薪较多的那个人的年薪。
如果需要在程序中拿到函数的处理结果做进一步的处理，则需要函数必须要有返回值。
需要注意的是：
- return是一个函数结束的标志，函数内可以有多个return，只要执行到return，函数就会执行。
- return的返回值可以返回任意数据类型
- return的返回值无个数限制，即可以使用逗号隔开返回多个值
0个：返回None
1个：返回值是该值本身
多个：返回值是元组
# 函数返回多个值
def func():
name = 'nick'
age = 19
hobby_list = ['read', 'run']
return name, age, hobby_list
name, age, hobby_list = func()
print(f"name,age,hobby_list: {name,age,hobby_list}")
name,age,hobby_list: ('nick', 19, ['read', 'run'])
函数调用
函数名(…)即调用函数，会执行函数体代码，直到碰到return或者执行完函数体内所有代码结束。
函数运行完毕所有代码，如果函数体不写return，则会返回None。
函数调用的三种形式：
def max_self(x,y):
if x>y:
return x
else:
return y
# 1.
max_self(1,2)
# 2.
res = max_self(1,2)*12
# 3.
max_self(max_self(20000,30000),40000)
函数的参数
形参和实参
形参
在函数定义阶段括号内定义的参数，称之为形式参数，简称形参，本质就是变量名。
def func(x, y):
print(x)
print(y)
实参
在函数调用阶段括号内传入的参数，称之为实际参数，简称实参，本质就是变量的值。
func(1, 2)
位置参数
位置形参
在函数定义阶段，按照从左到右的顺序依次定义的形参，称之为位置形参。
def func(x, y):
print(x)
print(y)
特点：按照位置定义的形参，都必须被传值，多一个不行，少一个也不行。
位置实参
在函数调用阶段，按照从左到右的顺序依次定义的实参，称之为位置实参。
func(1, 2)
特点：按照位置为对应的形参依次传值。
关键字实参
在调用函数时，按照key=value的形式为指定的参数传值，称为关键字实参。
func(y=2, x=1)
特点：可以打破位置的限制，但仍能为指定的形参赋值。
注意：
- 可以混用位置实参和关键字实参，但是位置实参必须在关键字实参的左边。
- 可以混用位置实参和关键字实参，但不能对一个形参重复赋值。
func(x, y=2)
func(y=2, x) # SyntaxError: positional argument follows keyword argument
func(x, x=1) # NameError: name 'x' is not defined
默认形参
在定义阶段，就已经被赋值。
def func(x, y=10):
print(x)
print(y)
func(2)
特点：在定义阶段就已经被赋值，意味着在调用时可以不用为其赋值。
注意：
- 位置形参必须放在默认形参的左边。
- 默认形参的值只在定义阶段赋值一次，也就是说默认参数的值在函数定义阶段就已经固定了。
m = 10
def foo(x=m):
print(x)
m = 111
foo() # 10
- 默认参数的值通常应该是不可变类型。
# 演示形参是可变类型
def register(name, hobby, hobby_list=[]):
hobby_list.append(hobby)
print(f"{name} prefer {hobby}'")
print(f"{name} prefer {hobby_list}")
register('nick', 'read')
register('tank', 'zuipao')
register('jason', 'piao')
nick prefer read'
nick prefer ['read']
tank prefer zuipao'
tank prefer ['read', 'zuipao']
jason prefer piao'
jason prefer ['read', 'zuipao', 'piao']
# 修改形参是可变类型代码
def register(name, hobby, hobby_list=None):
if hobby_list is None:
hobby_list = []
hobby_list.append(hobby)
print(f"{name} prefer {hobby}'")
print(f"{name} prefer {hobby_list}")
register('nick', 'read')
register('tank', 'zuipao')
register('jason', 'piao')
nick prefer read'
nick prefer ['read']
tank prefer zuipao'
tank prefer ['zuipao']
jason prefer piao'
jason prefer ['piao']
实参的应用：取决于个人习惯
形参的应用：
- 大多数情况的调用值一样，就应该将该参数定义成位置形参
- 大多数情况的调用值一样，就应该将该参数定义成默认形参
可变长参数
可变长参数：指的是在调用函数时，传入的参数个数可以不固定
调用函数时，传值的方式无非两种，一种是位置实参，另一种是关键字实参，因此形参也必须得有两种解决方法，以此来分别接收溢出的位置实参与关键字实参
可变长形参之*
形参中的会将溢出的位置实参全部接收，然后存储元组的形式，然后把元组赋值给后的参数。需要注意的是：*后的参数名约定俗成为args。
def sum_self(*args):
res = 0
for num in args:
res += num
return res
res = sum_self(1, 2, 3, 4)
print(res)
10
可变长实参之*
实参中的，会将*后参数的值循环取出，打散成位置实参。以后但凡碰到实参中带 * 的，它就是位置实参，应该马上打散成位置实参去看。
def func(x, y, z, *args):
print(x, y, z, args)
func(1, *(1, 2), 3, 4)
1 1 2 (3, 4)
定义了一个名为 func() 的函数，该函数接受至少三个参数 x、y 和 z，以及可变数量的额外参数 args。在函数内部，使用 print() 函数输出参数 x、y、z 和 args 的值。
在代码的后续部分，调用了 func() 函数，并传入参数 1, *(1, 2), 3, 4 进行调用。在这个调用中，(1, 2) 被解包为两个独立的参数 1 和 2，然后传递给参数 y 和 z。参数 x 的值为 1，参数 args 的值为 (3, 4)。
因此，执行该代码将输出 1 1 2 (3, 4)。
这种使用 * 操作符的方式可以在函数调用时将可迭代对象解包为多个参数。在你的代码中，(1, 2) 被解包为两个独立的参数，并与其他参数一起传递给 func() 函数。
可变长形参之**
形参中的会将溢出的关键字实参全部接收，然后存储字典的形式，然后把字典赋值给后的参数。需要注意的是：**后的参数名约定俗成为kwargs。
def func(**kwargw):
print(kwargw)
func(a=5)
{'a': 5}
可变长实参之**
实参中的，会将后参数的值循环取出，打散成关键字实参。以后但凡碰到实参中带的，它就是关键字实参，应该马上打散成关键字实参去看。
def func(x, y, z, **kwargs):
print(x, y, z, kwargs)
func(1, 3, 4, **{'a': 1, 'b': 2})
1 3 4 {'a': 1, 'b': 2}
可变长参数应用
def index(name, age, sex):
print(f"name: {name}, age: {age}, sex: {sex}")
def wrapper(*args, **kwargs):
print(f"args: {args}")
print(f"kwargs: {kwargs}")
index(*args, **kwargs)
wrapper(name='nick', sex='male', age=19)
args: ()
kwargs: {'name': 'nick', 'sex': 'male', 'age': 19}
name: nick, age: 19, sex: male
代码定义了一个名为 index() 的函数，该函数接受三个参数 name、age 和 sex，并使用 print() 函数将参数的值输出。
另外，还定义了一个名为 wrapper() 的函数，该函数使用 *args 和 ** kwargs 来接受任意数量的位置参数和关键字参数。在函数内部，使用 print() 函数将位置参数 args 和关键字参数 kwargs 的值输出。然后，调用 index() 函数，并使用 *args 和 ** kwargs 将参数传递给 index()。
在代码的后续部分，调用了 wrapper() 函数，并传入了 name='nick', sex='male', age=19 作为关键字参数。因为 wrapper() 使用了 ** kwargs，所以所有的关键字参数都会被收集到 kwargs 中。
可以看到，args 中没有任何位置参数，kwargs 中收集了所有的关键字参数，然后传递给了 index() 函数进行输出。
这种使用 *args 和 ** kwargs 的方式可以灵活地接受各种不同数量的参数，并传递给其他函数进行处理。
命名关键字形参
现在有一个需求：函数的使用者必须按照关键字实参传。
def register(x, y, **kwargs):
if 'name' not in kwargs or 'age' not in kwargs:
print('用户名和年龄必须使用关键字的形式传值')
return
print(kwargs['name'])
print(kwargs['age'])
register(1, 2, name='nick', age=19)
nick
19
命名关键字形参：在函数定义阶段，* 后面的参数都是命名关键字参数。
特点：在传值时，必须按照key=value的方式传值，并且key必须命名关键字参数的指定的参数名。
def register(x, y, *, name, gender='male', age):
print(x)
print(age)
register(1, 2, x='nick', age=19) # TypeError: register() got multiple values for argument 'x'
函数对象
函数是第一类对象，即函数可以被当做数据处理。
def func():
print('from func')
print(func)
<function func at 0x000002A3BBE7AC80>
函数对象的四大功能
引用
def f1():
print('from f1')
# 函数对象 == 函数名 # 函数名()就是在调用，没有其他的意思
# 1. 引用
func = f1
print('f1:', f1) #f1: <function f1 at 0x0000019E710BA1F8> f1打印地址
print('func:', func) #func: <function f1 at 0x0000019E710BA1F8>
func()# from f1
f1: <function f1 at 0x0000014289C8B6A8>
func: <function f1 at 0x0000014289C8B6A8>
from f1
当作参数传给一个函数
len(x)
def foo(m):
m()
foo(func)
from func
可以当作函数的返回值
def foo(x):
return x
res = foo(func)
print(res)
res()
<function func at 0x000002A3BBE7AC80>
from func
可以当作容器类型的元素
def f1():
print('from f1')
# 函数对象 == 函数名 # 函数名()就是在调用，没有其他的意思
# 1. 引用
lt = [f1, 1, 2, 3]
print('lt[0]', lt[0]) #lt[0] <function f1 at 0x000002628657A1F8>
print('f1', f1)#f1 <function f1 at 0x000002628657A1F8>
lt[0]()#form f1
from func
函数嵌套
函数内部定义的函数，无法在函数外部使用内部定义的函数。
def f1():
def f2():
print('from f2')
f2()
f2() # NameError: name 'f2' is not defined
def f1():
def f2():
print('from f2')
f2()
f1()
from f2
现在有一个需求，通过给一个函数传参即可求得某个圆的面积或者圆的周长。也就是说把一堆工具丢进工具箱内，之后想要获得某个工具，直接从工具箱中获取就行了。
from math import pi
def circle(radius, action='area'):
def area():
return pi * (radius**2)
def perimeter():
return 2*pi*radius
if action == 'area':
return area()
else:
return perimeter()
print(f"circle(10): {circle(10)}")
print(f"circle(10,action='perimeter'): {circle(10,action='perimeter')}")
circle(10): 314.1592653589793
circle(10,action='perimeter'): 62.83185307179586
定义了一个名为 circle() 的函数，该函数接受一个参数 radius 和一个可选参数 action，默认值为 'area'。在函数内部，定义了两个嵌套函数 area() 和 perimeter()，分别用于计算圆的面积和周长。
如果 action 的值是 'area'，则调用 area() 函数并返回计算得到的面积值。否则，调用 perimeter() 函数并返回计算得到的周长值。
在代码的后续部分，使用 print() 函数输出调用 circle() 函数的结果。首先，调用 circle(10) 会计算半径为 10 的圆的面积，输出结果为圆的面积。然后，调用 circle(10, action='perimeter') 会计算半径为 10 的圆的周长，输出结果为圆的周长。
函数的嵌套调用
def max2(x, y):
if x > y:
return x
else:
return y
def max4(a, b, c, d):
res1 = max2(a, b)
res2 = max2(res1, c)
res3 = max2(res2, d)
return res3
print(max4(1, 2, 3, 4))
4
名称空间和作用域
名称空间
在内存中有一块内存存储变量名与变量间的绑定关系的空间，而这个空间称为名称空间。
内置名称空间
内置名称空间：存放Pyhton解释器自带的名字，如int、float、len
生命周期：在解释器启动时生效，在解释器关闭时失效
全局名称空间
全局名称空间：除了内置和局部的名字之外，其余都存放在全局名称空间，如下面代码中的x、func、l、z
生命周期：在文件执行时生效，在文件执行结束后失效
x = 1
def func():
pass
l = [1, 2]
if 3 > 2:
if 4 > 3:
z = 3
局部名称空间
局部名称空间：用于存放函数调用期间函数体产生的名字，如下面代码的f2
生命周期：在文件执行时函数调用期间时生效，在函数执行结束后失效
def f1():
def f2():
print('from f2')
f2()
f1()
加载顺序
由于.py文件是由Python解释器打开的，因此一定是在Python解释器中的内置名称空间加载结束后，文件才开始打开，这个时候才会产生全局名称空间，但文件内有某一个函数被调用的时候，才会开始产生局部名称空间，因此名称空间的加载顺序为：内置--》全局--》局部。
查找顺序
由于名称空间是用来存放变量名与值之间的绑定关系的，所以但凡要查找名字，一定是从三者之一找到，查找顺序为：
从当前的所在位置开始查找，如果当前所在的位置为局部名称空间，则查找顺序为：局部--》全局--》内置。
x = 1
y = 2
len = 100
def func():
y = 3
len = 1000
print(f"y: {y}")
print(f"len: {len}")
# print(a) # NameError: name 'a' is not defined
func()
y: 3
len: 1000
作用域
全局作用域
全局作用域：全局有效，全局存活，包含内置名称空间和全局名称空间。
# 全局作用域
x = 1
def bar():
print(x)
bar()
1
局部作用域
局部作用域：局部有小，临时存储，只包含局部名称空间。
# 局部作用域
def f1():
def f2():
def f3():
print(x)
x = 2
f3()
f2()
f1()
2
注意点
# 作用域注意点
x = 1
def f1(): # 定义阶段x=1
print(x)
def f2():
x = 2
f1()
f2()
1
函数对象+作用域应用
# 作用域应用
def f1():
def inner():
print('from inner')
return inner
f = f1() # 把局部定义的函数放在全局之中
def bar():
f()
bar()
from inner
补充
global关键字：修改全局作用域中的变量
x = 1
def f1():
x = 2
def f2():
# global x # 修改全局
x = 3
f2()
f1()
print(x)
1
x = 1
def f1():
x = 2
def f2():
global x # 修改全局
x = 3
f2()
f1()
print(x)
3
nonlocal关键字：修改局部作用域中的变量
x = 1
def f1():
x = 2
def f2():
# nonlocal x
x = 3
f2()
print(x)
f1()
2
x = 1
def f1():
x = 2
def f2():
nonlocal x
x = 3
f2()
print(x)
f1()
3
注意点
-
在局部想要修改全局的可变类型，不需要任何声明，可以直接修改。
-
在局部如果想要修改全局的不可变类型，需要借助global声明，声明为全局的变量，即可直接修改。
lis = []
def f1():
lis.append(1)
print(f"调用函数前: {lis}")
f1()
print(f"调用函数后: {lis}")
调用函数前: []
调用函数后: [1]