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Python函数(函数定义、函数调用)用法详解

Python 中,函数的应用非常广泛,前面章节中我们已经接触过多个函数,比如 input() 、print()、range()、len() 函数等等,这些都是 Python 的内置函数,可以直接使用。

除了可以直接使用的内置函数外,Python 还支持自定义函数,即将一段有规律的、可重复使用的代码定义成函数,从而达到一次编写、多次调用的目的。

比如,在程序中定义了一段代码,这段代码用于实现一个特定的功能。问题来了,如果下次需要实现同样的功能,难道要把前面定义的代码复制一次?如果这样做实在太傻了,这意味着每次当程序需要实现该功能时,都要将前面定义的代码复制一次。正确的做法是,将实现特定功能的代码定义成一个函数,每次当程序需要实现该功能时,只要执行(调用)该函数即可。

通俗来讲,所谓函数,就是指为一段实现特定功能的代码“取”一个名字,以后即可通过该名字来执行(调用)该函数。使用函数,可以大大提高代码的重复利用率。

通常,函数可以接收零个或多个参数,也可以返回零个或多个值。从函数使用者的角度来看,函数就像一个“黑匣子”,程序将零个或多个参数传入这个“黑匣子”,该“黑匣子”经过一番计算即可返回零个或多个值。

对于“黑匣子”的内部细节(就是函数的内部实现细节),函数的使用者并不需要关心。就像前面在调用 len()、max()、min() 等函数时,我们只负责传入参数、接收返回值,至于函数内部的实现细节,我们并不关心。

如图 1 所示为函数调用示意图:


图 1 函数调用示意图

从函数定义者(实现函数的人)的角度来看,其至少需要想清楚以下 3 点:
  1. 函数需要几个关键的需要动态变化的数据,这些数据应该被定义成函数的参数。
  2. 函数需要传出几个重要的数据(就是调用该函数的人希望得到的数据),这些数据应该被定义成返回值。
  3. 函数的内部实现过程。

不难看出,定义函数比调用函数要难得多,而本节正是教你如何定义函数的。不过不用担心,对于实现过程复杂的函数,定义本身就很费力,有时候实现不出来也完全正常。

Python函数的定义

定义函数,也就是创建一个函数,可以理解为创建一个具有某些用途的工具。定义函数需要用 def 关键字实现,具体的语法格式如下:

def 函数名(形参列表):
    //由零条到多条可执行语句组成的代码块
    [return [返回值]]

其中,用 [] 括起来的为可选择部分,即可以使用,也可以省略。

此格式中,各部分参数的含义如下:
  • 函数名:从语法角度来看,函数名只要是一个合法的标识符即可;从程序的可读性角度来看,函数名应该由一个或多个有意义的单词连缀而成,每个单词的字母全部小写,单词与单词之间使用下画线分隔。
  • 形参列表:用于定义该函数可以接收的参数。形参列表由多个形参名组成,多个形参名之间以英文逗号(,)隔开。一旦在定义函数时指定了形参列表,调用该函数时就必须传入相应的参数值,也就是说,谁调用函数谁负责为形参赋值。

注意,在创建函数时,即使函数不需要参数,也必须保留一对空的“()”,否则 Python 解释器将提示“invaild syntax”错误。另外,如果想定义一个没有任何功能的空函数,可以使用 pass 语句作为占位符。


下面程序定义了两个函数:
def my_max(x, y) :
    # 定义一个变量z,该变量等于x、y中较大的值
    z = x if x > y else y
    # 返回变量z的值
    return z
# 定义一个函数,声明一个形参
def say_hi(name) :
    print("===正在执行say_hi()函数===")
    return name + ",您好!"

Python函数的调用

调用函数也就是执行函数。如果把创建的函数理解为一个具有某种用途的工具,那么调用函数就相当于使用该工具。

函数调用的基本语法格式如下所示:

函数名([形参值])

其中,函数名即指的是要调用的函数的名称;形参值指的是当初创建函数时要求传入的各个形参的值。需要注意的是,创建函数有多少个形参,那么调用时就需要传入多少个值,且顺序必须和创建函数时一致。即便该函数没有参数,函数名后的小括号也不能省略。

例如,调用前面创建的那 2 个函数,执行代码如下:
a = 6
b = 9
# 调用my_max()函数,将函数返回值赋值给result变量
result = my_max(a , b) # ①
print("result:", result)
# 调用say_hi()函数,直接输出函数的返回值
print(say_hi("孙悟空")) # ②
上面程序中,分别在 ① 号、② 号代码处调用了 my_max() 和 say_hi() 这两个函数。从下面的运行结果可以看出,当程序调用一个函数时,既可以把调用函数的返回值赋值给指定变量,也可以将函数的返回值传给另一个函数,作为另一个函数的参数。

运行上面程序,将可以看到如下运行结果:

result: 9
===正在执行say_hi()函数===
孙悟空,您好!

另外,在函数体中使用 return 语句可以显式地返回一个值,return 语句返回的值既可是有值的变量,也可是一个表达式。例如上面的 my_max() 函数,实际上也可简写为如下形式:
def my_max(x, y) :
    # 返回一个表达式
    return x if x > y else y

为函数提供说明文档

前面介绍过可以使用 Python 内置的 help() 函数查看其他函数的帮助文档,我们也经常通过 help() 函数查看指定函数的帮助信息,这对于 Python 开发者来说非常重要。

我们还可以为函数编写说明文档,只要把一段字符串放在函数声明之后、函数体之前,这段字符串将被作为函数的部分,这个文档就是函数的说明文档。

程序既可通过 help() 函数查看函数的说明文档,也可通过函数的 __doc__ 属性访问函数的说明文档。下面程序示范了为函数编写说明文档:
def my_max(x, y) :
    '''
    获取两个数值之间较大数的函数。

    my_max(x, y)
        返回x、y两个参数之间较大的那个
    '''
    # 定义一个变量z,该变量等于x、y中较大的值
    z = x if x > y else y
    # 返回变量z的值
    return z
上面程序使用多行字符串的语法为 my_max() 函数编写了说明文档,接下来程序既可通过 help() 函数查看该函数的说明文档,也可通过 __doc__ 属性访问该函数的说明文档。
# 使用help()函数查看my_max的帮助文档
help(my_max)
#或者 print(my_max.__doc__)
运行上面代码,可以看到如下运行结果:

Help on function my_max in module __main__:

my_max(x, y)
    获取两个数值之间较大数的函数。
   
    my_max(x, y)
        返回x、y两个参数之间较大的那个

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