07-01 函數的基本使用

一 引入

? 基于前一部分的學習，我們已經能開發一些功能簡單的小程序了，但隨著程序功能的增多，代碼量隨之增大，此時仍不加區分地把所有功能的實現代碼放到一起，將會使得程序的組織結構不清晰，可讀性變差，且程序中需要頻繁使用同一功能時，只能重復編寫該功能的實現代碼，日積月累，程序將變得冗長，并且當某一功能需要修改時，又不得不找出所有定義及使用這段功能的地方修改之，管理維護的難度極大，好吧，裝了半天逼，到底該如何解決提出的這些問題呢？

插圖：惡搞圖01

我們完全可以從現實生活中找到簡化程序設計的方案：比如一個修理工會事先準備好螺絲刀、錘子等工具，這樣在進行修理的過程中，需要用到擰螺絲的功能時就直接拿來螺絲刀使用，需要用到錘擊物體的功能時就直接拿來錘子使用，而無需臨時制造。這個例子的核心在于’事先準備好工具’，遇到應用場景時’拿來就用’，。

在程序中，具備某一功能的‘工具’指的就是函數，‘事先準備工具’的過程即函數的定義，‘拿來就用’即函數的調用。

二 定義函數

函數的使用必須遵循’先定義，后調用’的原則。函數的定義就相當于事先將函數體代碼保存起來，然后將內存地址賦值給函數名，函數名就是對這段代碼的引用，這和變量的定義是相似的。沒有事先定義函數而直接調用，就相當于在引用一個不存在的’變量名’。

定義函數的語法

def 函數名(參數1,參數2,...):
    """文檔描述"""
    函數體
    return 值

1. def: 定義函數的關鍵字；
2. 函數名：函數名指向函數內存地址，是對函數體代碼的引用。函數的命名應該反映出函數的功能；
3. 括號：括號內定義參數，參數是可有可無的，且無需指定參數的類型；
4. 冒號：括號后要加冒號，然后在下一行開始縮進編寫函數體的代碼；
5. """文檔描述""": 描述函數功能，參數介紹等信息的文檔，非必要，但是建議加上，從而增強函數的可讀性；
6. 函數體：由語句和表達式組成；
7. return 值：定義函數的返回值，return是可有可無的。

插圖：惡搞圖02

參數是函數的調用者向函數體傳值的媒介，若函數體代碼邏輯依賴外部傳來的參數時則需要定義為參函數，

def my_min(x,y):
    res=x if x < y else y
    return res

否則定義為無參函數

def interactive():
    user=input('user>>: ').strip()
    pwd=input('password>>: ').strip()
    return (user,pwd)

? 函數體為pass代表什么都不做，稱之為空函數。定義空函數通常是有用的，因為在程序設計的開始，往往是先想好程序都需要完成什么功能，然后把所有功能都列舉出來用pass充當函數體“占位符”，這將使得程序的體系結構立見，清晰且可讀性強。例如要編寫一個ftp程序，我們可能想到的功能有用戶認證，下載，上傳，瀏覽，切換目錄等功能，可以先做出如下定義：

def auth_user():
    """user authentication function"""
    pass

def download_file():
    """download file function"""
    pass

def upload_file():
    """upload file function"""
    pass

def ls():
    """list contents function"""
    pass

def cd():
    """change directory"""
    pass

之后我們便可以統籌安排編程任務，有選擇性的去實現上述功能來替換掉pass，從而提高開發效率。

插圖：惡搞圖03

三 調用函數與函數返回值

? 函數的使用分為定義階段與調用階段，定義函數時只檢測語法，不執行函數體代碼，函數名加括號即函數調用，只有調用函數時才會執行函數體代碼

#定義階段
def foo():
    print('in the foo')
    bar()

def bar():
    print('in the bar')

#調用階段
foo()

執行結果：

in the foo
in the bar

定義階段函數foo與bar均無語法錯誤，而在調用階段調用foo()時，函數foo與bar都早已經存在于內存中了，所以不會有任何問題。

插圖：惡搞圖04

按照在程序出現的形式和位置，可將函數的調用形式分為三種：

#1、語句形式：
foo()

#2、表達式形式：
m=my_min(1,2) #將調用函數的返回值賦值給x
n=10*my_min(1,2) #將調用函數的返回值乘以10的結果賦值給n

# 3、函數調用作為參數的形式：
# my_min（2，3）作為函數my_min的第二個參數，實現了取1,2,3中的較小者賦值給m
m=my_min(1，my_min（2，3）)

若需要將函數體代碼執行的結果返回給調用者，則需要用到return。return后無值或直接省略return，則默認返回None，return的返回值無類型限制，且可以將多個返回值放到一個元組內。

>>> def test(x,y,z):
...     return x,y,z #等同于return (x,y,z)
... 
>>> res=test(1,2,3)
>>> print(res)
(1, 2, 3)

return是一個函數結束的標志,函數內可以有多個return，但只執行一次函數就結束了，并把return后定義的值作為本次調用的結果返回。