Python - Function

基础

函数为实现了某一功能的代码片段，可以重复利用
函数可以返回调用结果（return or yield），也可以不返回

def name(param1, param2, ..., paramN):
    statements
    return/yield value # optional

1. 与编译型语言不同，def 是可执行语句，即函数直到被调用前，都是不存在的
2. 当调用函数时，def 语句才会创建一个新的函数对象，并赋予其名字

在主程序调用函数时，必须保证这个函数已经定义过，否则会报错

my_func('hello world')  # NameError: name 'my_func' is not defined


def my_func(message):
    print('Got a message: {}'.format(message))

在函数内部调用其它函数，则没有定义顺序的限制
def 是可执行语句 - 函数在调用之前都不存在，只需保证调用时，所需的函数都已经声明定义即可

def my_func(message):
    my_sub_func(message)  # Got a message: hello world


def my_sub_func(message):
    print('Got a message: {}'.format(message))


my_func('hello world')

函数可以设定默认值

def func(param = 0):
    ...

Python 是 Dynamically Typed，可以接受任何数据类型，同样适用于函数参数
Python 不考虑输入的数据类型，而是将其交给具体的代码去判断执行

该行为是多态，在必要时，需要加上类型检查

def my_sum(a, b):
    return a + b


print(my_sum(1, 2))  # 3
print(my_sum([1, 2], [3, 4]))  # [1, 2, 3, 4]
print(my_sum('Hello', 'World'))  # HelloWorld

print(my_sum(1, 'Hello'))  # TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

Python 支持函数嵌套

def f1():
    print('hello')

    def f2():  # f2 is local to f1
        print('world')

    f2()


f1()
f2()  # NameError: name 'f2' is not defined

1. 函数嵌套可以保证内部函数的隐私
   • 内部函数只能被外部函数所调用和访问，不会暴露在全局作用域
2. 合理地使用函数嵌套，可以提高程序的运行效率

def factorial(input):
    # validation check only once
    if not isinstance(input, int):
        raise Exception('input must be an integer.')
    if input < 0:
        raise Exception('input must be greater or equal to 0')

    def inner_factorial(input):
        if input <= 1:
            return 1
        return input * inner_factorial(input - 1)

    return inner_factorial(input)


print(factorial(5))

函数变量作用域

1. 在函数内部定义的变量，称为局部变量，只在函数内部有效
2. 一旦函数执行完毕，那么局部变量就会被回收
3. 全局变量则是定义在整个文件层次上，可以在文件内的任何地方被访问

MIN_VALUE = 1
MAX_VALUE = 10


def validation_check(value):
    MIN_VALUE += 1  # UnboundLocalError: local variable 'MIN_VALUE' referenced before assignment


validation_check(5)

不能在函数内部随意改变全局变量的值 – 针对不可变对象，如 int 和 string

1. Python 解析器会默认函数内部的变量为局部变量
2. 如果要在函数内部改变全局变量的值，必须加上 global 声明
   • 显式告知 Python 解释器，函数内部的变量就是之前定义的全局变量

MIN_VALUE = 1
MAX_VALUE = 10


def validation_check(value):
    global MIN_VALUE
    print(MIN_VALUE)  # 1
    MIN_VALUE += 1
    print(MIN_VALUE)  # 2


print(MIN_VALUE)  # 1
validation_check(5)
print(MIN_VALUE)  # 2

如果全局变量指向的对象是可变的，如 list 和 tuple，可以在函数内部修改

x = [1]


def func():
    x.append(2)


print(x)  # [1]
func()
print(x)  # [1, 2]

如果函数内部局部变量和全局变量同名的情况下，在函数内部，局部变量会覆盖全局全局变量

MIN_VALUE = 1
MAX_VALUE = 10


def validation_check(value):
    MIN_VALUE = 101  # This is a local variable, shadowing the global variable
    print(MIN_VALUE)  # 101
    MIN_VALUE += 1
    print(MIN_VALUE)  # 102


print(MIN_VALUE)  # 1
validation_check(5)
print(MIN_VALUE)  # 1

对于嵌套函数来说，内部函数可以访问外部函数定义的变量，但无法修改，除非加上 nonlocal 关键字

def outer():
    x = "local"

    def inner():
        nonlocal x  # nonlocal keyword is used to work with variables inside nested functions, where the variable should not belong to the inner function.
        x = 'nonlocal'
        print("inner:", x)  # inner: nonlocal

    inner()
    print("outer:", x)  # outer: nonlocal


outer()

如果没有 nonlocal 关键字，并且内部函数的变量与外部函数的变量同名，则会覆盖

def outer():
    x = "local"

    def inner():
        x = 'nonlocal'  # x is a local variable of inner function, shadowing the outer x
        print("inner:", x)  # inner: nonlocal

    inner()
    print("outer:", x)  # outer: local


outer()

闭包

Closure - 常与 Decorator 一起使用

1. 与嵌套函数类似，但外部函数返回的是一个函数，而不是一个具体的值
2. 返回的函数，可以被赋予一个变量，便于后续的执行调用

def nth_power(exponent):
    def exponent_of(base):
        return base ** exponent

    return exponent_of  # return the function itself


square = nth_power(2)
cube = nth_power(3)

print(type(square))  # <class 'function'>
print(type(cube))  # <class 'function'>

print(square(2))  # 4
print(cube(3))  # 27