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link管理  ›  Python的函数 | Just Do It
局部变量 函数调用 python 作用域
http://linuxgeeks.github.io/2019/03/13/110851-Python%E7%9A%84%E5%87%BD%E6%95%B0/
害羞的豆芽
2 月前

函数的定义和调用

在 Python 中定义函数使用 def 关键字，一般格式如下： 

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def 函数名（参数列表）:
    函数体

def hello():
    print('hello')
   
hello()#调用

函数名的命名规则，与变量名类似：

  • 函数名区分大小写。

  • 函数名只能是 字母、数字 或 下划线 的任意组合，不能使用任何的标点符号。

  • 函数名不能以数字开头。

  • 函数名不能与 Python 的关键字同名。

    函数的参数

    任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间，圆括号之间可以用于定义参数。

    形参和实参

    形参指的是形式参数，不是实际存在，是虚拟变量。在定义函数和函数体的时候使用形参，目的是在函数调用时接收实参（实参个数，类型应与实参一一对应）。

    实参是指实际参数，调用函数时传给函数的参数，可以是常量，变量，表达式，函数，传给形参。

    形参和实参的区别是，形参是虚拟的，不占用内存空间，形参变量只有在被调用时才分配内存单元，实参是一个变量，占用内存空间，数据传送单向，实参传给形参，不能形参传给实参。 

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    import time

    times = time.strftime('%Y-%m-%d')


    def f(time_str):
        print('Now  time is : %s' % time_str)


    f(times)

    传入函数的参数

    位置参数

    位置参数也叫必备参数，是必须要传给函数的参数，并且在传参时必须以正确的顺序传入函数，调用时的数量必须和函数声明时的一样。 

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    def f(name, age):
        print('I am %s,I am %d years old.' % (name, age))


    f('Tom', 18)
    f('Jerry', 16)

    '''
    I am Tom,I am 18 years old.
    I am Jerry,I am 16 years old.
    '''

    关键字参数

    关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。 

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    def f(name, age):
        print('I am %s, I am %d years old.' % (name, age))


    # f(16,'Tom') #报错
    f(age=16, name='Tom')

    '''
    I am Tom, I am 16 years old.
    '''

    定义函数时的参数

    默认参数

    默认参数也叫缺省参数，同时也是关键字参数，调用函数时缺省参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。默认参数常用于多数情况下对象的值是固定的情况，例如一些女子学校中，学生的性别是固定的。 

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    def echo_info(name, age, sex='male'):
        print('-'.center(15, '-'))
        print('Name:%s' % name)
        print('Age:%d' % age)
        print('Sex:%s' % sex)


    echo_info('Tom', 18)
    echo_info('Jerry', 40, 'female')

    默认参数的陷阱： 在定义函数时，如果默认参数的值是可变数据类型，那么每一次调用函数的时候如果不传入值，就会公用这个数据类型的资源，即每次都操作的是同一个对象。例如： 

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    def test(names=[]):
        names.append('Tom')
        print(names)
        
    test()
    test()
    test()
    test()

    输出结果： 

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    ['Tom']
    ['Tom', 'Tom']
    ['Tom', 'Tom', 'Tom']
    ['Tom', 'Tom', 'Tom', 'Tom']
    		 
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    def atest(k, data={}):
        data[k] = 'v'
        print(data)


    atest(1)
    atest(2)
    atest(3)

    输出结果： 

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    {1: 'v'}
    {1: 'v', 2: 'v'}
    {1: 'v', 2: 'v', 3: 'v'}

    不定长参数

    有时候可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数，这些参数就叫不定长参数，也叫动态参数。动态参数和位置参数、关键字参数不同，声明时不会命名。例如下面的加法器，能且仅能接收三个参数，并求出和： 

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    def add(x, y, z):
        print(x + y + z)


    add(1, 2, 3)

    如果在变量名前面加了星号 * ，则变量会以元组的形式存放所有 未命名 的变量参数，例如： 

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    def add(*args):
        print('args =', args)
        the_sum = 0
        for i in args:
            the_sum += i
        print('the_sum =', the_sum)


    add(1, 2, 3, 4, 6, 9, 10)

    '''
    args = (1, 2, 3, 4, 6, 9, 10)
    the_sum = 35
    '''

    下面的打印基本信息的函数，最多只能接收三个参数，如果再想添加其他参数就需要重新定义函数的参数： 

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    def echo_info(name, age, sex='male'):
        print('Name : %s' % name)
        print('Age  : %d' % age)
        print('Sex  : %s' % sex)


    echo_info('Tom', 18)

    而如果在变量名前面加了 ** ， 则变量会以字典的形式存放 有命名 的变量参数，例如： 

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    def echo_info(*args, **kwargs):
        print('args = ', args)
        print('kwargs = ', kwargs)
        for i in kwargs:
            print('%s  : %s' % (i, kwargs[i]))


    echo_info('Tom', 18, 'male', Job='IT', Height='188')

    '''
    args =  ('Tom', 18, 'male')
    kwargs =  {'Job': 'IT', 'Height': '188'}
    Job  : IT
    Height  : 188
    '''

    参数的位置关系

    定义函数时应该 *args 放左边， **kwargs 放右边，下面是错误的写法： 

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    def print_info(name, **kwargs, *args): # 报错

    按照规范，定义函数时默认参数应该放在位置参数之后。 

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    def test(name, age, *args, sex='fmale', **kwargs):
    def test(*args, sex='fmale'):
    # 不规范的写法：
    # def test(name, age, sex='fmale', *args, **kwargs):
    # def test(sex='fmale', *args):

    调用函数进行传参时，关键字参数应该放在位置(必备)参数之后。 

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    echo_info('Tom', 18, hobby='girl', nationality='Chinese', ability='Python')
    # echo_info(hobby='girl', 'alex', 18, nationality='Chinese', ability='Python')  # 报错
    # echo_info('Jerry', hobby='girl', 18, nationality='Chinese', ability='Python')   # 报错

    其他传参方式

    函数在接收动态参数时，会把接收的参数聚合成一个元组，例如： 

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    def func(*args):
        print('args =', args)


    func(1, 2, 3)
    func(['a', 'b', 'c'])

    '''
    args = (1, 2, 3)
    args = (['a', 'b', 'c'],)
    '''

    而在函数中使用 *args 的方式调用参数时，会把聚合的元组打散，例如： 

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    def func(*args):
        print('args =', args)
        print('*args =', *args)


    func(1, 2, 3)

    '''
    args = (1, 2, 3)
    *args = 1 2 3
    '''

    func(['a', 'b', 'c'])

    '''
    args = (['a', 'b', 'c'],)
    *args = ['a', 'b', 'c']
    '''

    这种方式其实又还原成了最原始传入参数的方式，这种情况最常用的情形是在装饰器内： 

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    def wrapper(funcname):
        def inner(*args, **kwargs):  # 函数接收参数，聚合成一个元组
            retval = funcname(*args, **kwargs)  # 调用参数，打散元组，还原初始传入形式
            print('Something')
            return retval

        return inner


    @wrapper
    def func(s):
        print(s)


    func([1, 2, 3])

    如果传给函数的参数是个列表或元组，还可以使用 * 将其打散之后传入： 

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    def func(*args):
        print('args =', args)


    func([1, 2, 3])

    func(*[1, 2, 3])  # 将列表打散:  *[1, 2, 3] < == > 1, 2, 3
    func(1, 2, 3)

    '''
    args = ([1, 2, 3],)
    args = (1, 2, 3)
    args = (1, 2, 3)
    '''

    如果函数接收的是 **kwargs ，那么单纯地传入字典会被识别为位置参数，必须打散才能被接收。例如： 

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    def func(**kargs):
        print('kwargs =', kargs)


    # func({'Name': 'Jerry'}) # 错误传参

    func(**{'name': 'Tom'})

    '''
    kwargs = {'name': 'Tom'}
    '''

    函数的返回值

    要想获取函数的执行结果，就可以用 return 语句把结果返回。

  • 函数在执行过程中只要遇到 return 语句，就会停止执行并返回结果，也可以理解为 return 语句代表着函数的结束。

  • 如果未在函数中指定 return ，那这个函数的返回值为 None 。

  • return 可以接收多个对象，此时 Python 会将多个对象封装成一个元组，并将这个元组对象返回。 

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    #!/usr/bin/env python3
    # -*- coding: utf-8 -*-


    def get_os_release(fpath='/etc/redhat-release'):
        with open(fpath, 'rt', encoding='utf-8') as fr:
            return fr.readline().strip()


    x = get_os_release()
    y = get_os_release('/etc/issue')

    print(x)
    print(y)

    '''
    CentOS Linux release 7.6.1810 (Core)
    \S
    '''

    函数的注释

    定义了函数后，应该对整个函数作注释而不是逐行注释。以下是建议的注释方式： 

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    def func(name,sex):
        '''
        函数的作用
        参数1：数据类型，用途
        参数2：数据类型，用途
        '''
        pass

    命名空间

    从 python 解释器开始执行代码之后，就在内存中开辟了一个空间，每当遇到一个变量的时候，就把变量名和值之间的对应关系记录下来。

    但是 当遇到函数定义的时候解释器只是象征性的将函数名读入内存 ，表示知道这个函数的存在了，至于函数内部的变量和逻辑解释器根本不关心。

    等执行到函数调用的时候，Python 解释器会 再开辟一块内存来存储这个函数里的内容 ，这个时候才关注函数里面有哪些变量，而函数中的变量会存储在新开辟出来的内存中。函数中的变量只能在函数的内部使用，并且会随着函数执行完毕，这块内存中的所有内容也会被清空。

    命名空间是指存放名字与值的绑定关系的空间，分为三种：

  • 代码在运行一开始创建的存储“变量名与值的关系”的空间叫做 全局命名空间 。

  • 在函数的运行中开辟的临时的空间叫做 局部命名空间 。

  • 内置命名空间 中存放了python解释器为我们提供的名字：input,print,str,list,tuple…。

    这三种命名空间之间的加载顺序为：

    内置命名空间(程序运行前加载) => 全局命名空间(程序运行中：从上到下加载) => 局部命名空间(程序运行中：调用时才加载)

    取值顺序为：

  • 在局部调用：局部命名空间 => 全局命名空间 => 内置命名空间

  • 在全局调用：全局命名空间 => 内置命名空间

    作用域

    作用域就是作用范围，按照生效范围可以分为两类：

  • 全局作用域：包含 内置命名空间、全局命名空间 ，在整个文件的任意位置都能被引用、全局有效 。

  • 局部作用域： 局部命名空间 ，只能在局部范围 内 生效。

    使用 globals() 和 locals() 方法则会以字典类型返回当前位置的全局变量和局部变量： 

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    # 全局调用
    print(globals())
    print(locals())


    def func():
        a = 12
        b = 20
        # 局部调用
        print(locals())
        print(globals())


    func()

    作用域介绍

    python中的作用域分4种情况：

  • L：local，局部作用域，即函数中定义的变量；

  • E：enclosing，嵌套的父级函数的局部作用域，即包含此函数的上级函数的局部作用域，但不是全局的；

  • G：global，全局变量，就是模块级别定义的变量；

  • B：built-in，系统固定模块里面的变量，比如 int ， bytearray 等。 搜索变量的优先级顺序依次是：局部作用域 => 外层作用域 => 当前模块中的全局 => Python 内置作用域，也就是 LEGB 。 

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    x = int(2.9)  # int built-in

    g_count = 0  # global


    def outer():
        o_count = 1  # enclosing

        def inner():
            i_count = 2  # local
            print(o_count)

        # print(i_count) 找不到
        inner()


    outer()

    # print(o_count) #找不到

    并且， local 和 enclosing 是相对的， enclosing 变量相对上层来说也是 local 。

    作用域产生

    在 Python 中只有模块（ module ），类（ class ）以及函数（ def 、 lambda ）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if 、 try 、 for 等）是不会引入新的作用域的，如下代码中 if 并没有引入一个新的作用域， x 仍处在当前作用域中，后面代码可以使用： 

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    if 2>1:
        x = 1
    print(x)  # 1

    但是函数 def 、 class 、 lambda 会引入新的作用域： 

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    def test():
        x = 2
    print(x) # NameError: name 'x' is not defined

    变量的修改 

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    x = 6


    def f2():
        print(x)
        x = 5


    f2()

    '''
    UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment
    '''

    上述代码出现错误的原因在于 print(x) 时，解释器会先在局部作用区域找到变量 x 。这是因为在进行函数调用（ f2() ）之前，其前面的代码包括函数都会先加载到内存，因此执行到 print(x) 会先在局部区域找到 x = 5 ，但 x 的使用出现在 x 的声明前了，所以报错。 

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    # x=6
    def f2():
        print(x)
        # x=5


    f2()

    '''
    NameError: name 'x' is not defined
    '''

    上述代码出现错误的原因在于 print(x) 时，解释器会在局部作用域找，找不到 变量 x 的声明，然后去全局作用域找也找不到，最后在 Python 的内置区域找也找不到，因此会报变量未声明的错误。 

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    x = 6


    def f2():
        x += 1


    f2()

    '''
    UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment
    '''

    x += 1 即 x = x + 1 是先加再赋值，解释器会在局部作用域找，会找到 x += 1 (函数已经加载到内存)，但 x 的加法运算出现在赋值前了，所以报错。

    关键字 global

    当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到 global 和 nonlocal 关键字了，当修改的变量是在全局作用域（global 作用域）上的，就要使用 global 先声明一下。例如： 

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    count = 10


    def outer():
        global count
        print(count)
        count = 100
        print(count)


    outer()
    # 10
    # 100

    关键字 nonlocal

    关键字 global 声明的变量必须在全局作用域上，不能应用在嵌套作用域上，当要修改嵌套作用域（ enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量怎么办呢，这时就需要 nonlocal 关键字了： 

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    def outer():
        count = 10

        def inner():
            nonlocal count
            count = 20
            print(count)

        inner()
        print(count)


    outer()
    # 20
    # 20
  • 对于一个变量，内部作用域先声明就会覆盖外部变量，不在内部声明而直接使用，就会使用外部作用域的变量。
  • 内部作用域要修改外部作用域变量的值时，全局变量要使用 global 关键字，嵌套作用域变量要使用 nonlocal 关键字。nonlocal 是 Python3 新增的关键字，有了这个关键字就能完美的实现闭包了。
    •  
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