python学习--函数返回值和作用域

函数返回值

函数返回值:

• Python函数使用return语句返回“返回值”
• 所有函数都有返回值，如果没有return语句，隐式调用returnNone
• return语句并不一定是函数的语句块的最后一条语句
• 一个函数可以存在多个return语句，但是只有一条可以被执行。如果没有一条return语句被执行到，隐式调用returnNone
• 如果有必要，可以显示调用returnNone，可以简写为return
• 如果函数执行了return语句，函数就会返回，当前被执行的return语句之后的其它语句就不会被执行了
• 返回值的作用：结束函数调用、返回“返回值”
• 函数不能同时返回多个值
• return1,3,5看似返回多个值，隐式的被python封装成了一个元组
• x,y,z=showlist()使用解构提取返回值更为方便

函数作用域

作用域

一个标识符的可见范围, 这就是标识符的作用域; 一般常说的变量的作用域

上例中的x不可以访问到, 会抛出异常(NameError:name ‘x’ is not defined), 原因在于函数是一个封装, 它会开辟一个作用域, x变量被限制在这个作用域中, 所以在函数外部x变量不可见
注意:每一个函数的都会开辟一个作用域

作用域分类

1.全局作用域

• 在整个程序运行环境中都可见
• 全局作用域中的变量称为全局变量

2.局部作用域

• 在函数, 类等内部可见
• 局部作用域中的变量称为局部变量, 其使用范围不能超过其所在局部作用域

• 一般来讲外部作用域变量在函数内部可见, 可以使用
• 反过来, 函数内部的局部变量, 不能在函数外部看到

函数嵌套

函数嵌套:在一个函数中定义了另外一个函数
内部函数不能在外部直接使用, 会抛出NameError异常, 因为它在函数外部不可见
内部函数不过就是一个标识符, 就是一个函数内部定义的变量而已
嵌套结构的作用域:

从执行的结果来看:

• 外层变量在内部作用域可见
• 内层作用域inner中, 如果定义了o=97, 相当于在当前函数inner作用域中重新定义了一个新的变量o，但是，这个o并不能覆盖掉外部作用域outer2中的变量o。只不过对于inner函数来说，其只能可见自己作用域中定义的变量o了

global语句

错误原因分析：

• x+=1其实是x=x+1
• 相当于在foo内部定义一个局部变量x，那么foo内部所有x都是这个局部变量x了
• x=x+1相当于使用了局部变量x，但是这个x还没有完成赋值，就被右边拿来做加1操作了

这个问题就可以用global语句解决:
global语句:

• 使用global关键字的变量，将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
• 全局作用域中必须有x的定义, 如果没有, 会报错

注意，下面试验如果在ipython、jupyter中做，上下文运行环境中有可能有x的定义，稍微不注意，就测试不出效果

def foo():
	global x
	x += 1
	print(x)
foo()
使用global关键字定义的变量，虽然在foo函数中声明，但是这将告诉当前foo函数作用域，这个x变量将使用外部全局作用域中的x。

def foo():
	global x
	x = 10
	x += 1
	print(x)
foo()
print(x)
即使是在foo中又写了x=10，也不会在foo这个局部作用域中定义局部变量x了。

使用了global，foo中的x不再是局部变量了，它是全局变量
总结

• x+=1这种是特殊形式产生的错误的原因？先引用后赋值，而python动态语言是赋值才算定义，才能被引用。解决办法，在这条语句前增加x=0之类的赋值语句，或者使用global告诉内部作用域，去全局作用域查找变量定义
• 内部作用域使用x=10之类的赋值语句会重新定义局部作用域使用的变量x，但是，一旦这个作用域中使用global声明x为全局的，那么x=5相当于在为全局作用域的变量x赋值

global使用原则

• 外部作用域变量会在内部作用域可见，但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用，因为函数的目的就是为了封装，尽量与外界隔离
• 如果函数需要使用外部全局变量，请尽量使用函数的形参定义，并在调用传实参解决
• 一句话:不用global。学习它就是为了深入理解变量作用域

闭包

自由变量：未在本地作用域中定义的变量。例如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量
闭包：就是一个概念，出现在嵌套函数中，指的是内层函数引用到了外层函数的自由变量，就形成了闭包

代码分析

• 第7行会执行counter函数并返回inc对应的函数对象，注意这个函数对象并不释放，因为有foo记着
• 第4行会报错吗？为什么
  不会报错，c已经在counter函数中定义过了。而且inc中的使用方式是为c的元素修改值，而不是重新定义c变量
• 第8行打印什么结果？
  打印1, 2
• 第10行打印什么结果？
  打印 3
  第9行的c和counter中的c不一样, 而inc引用的是自由变量正是counter中的变量c

这是Python2中实现闭包的方式，Python3还可以使用nonlocal关键字

nonlocal语句

nonlocal：将变量标记为不在本地作用域定义，而是在上级的某一级局部作用域中定义，但不能是全局作用域中定义
count是外层函数的局部变量，被内部函数引用。
内部函数使用nonlocal关键字声明count变量在上级作用域而非本地作用域中定义。
代码中内层函数引用外部局部作用域中的自由变量，形成闭包。

默认值的作用域

因为xyz有缺省值, 所以两次调用xyz的值都是1

为什么第二次调用foo函数打印的是[1,1]？

• 因为函数也是对象, 每个函数定义被执行后, 就生成了一个函数对象和函数名这个标识符关联
• python把函数的默认值放在了函数对象的属性中，这个属性就伴随着这个函数对象的整个生命周期
• NameError异常原因:xyz是局部变量, 不可以在全局作用域中打印
• 查看foo.__defaults__属性，它是个元组

函数地址并没有变，就是说foo这个函数对象的没有变过，调用它，它的属性__defaults__中使用元组保存默认值
xyz默认值是引用类型，引用类型的元素变动，并不是元组的变化

属性__defaults__中使用元组保存所有位置参数默认值，它不会因为在函数体内改变了局部变量（形参）的值而发生改变

属性__defaults__中使用元组保存所有位置参数默认值
属性__kwdefaults__中使用字典保存所有keyword-only参数的默认值

再看一个例子:

只有一句不同，却输出结果不同？
这就要说到列表的+和+=的区别：

• +表示两个列表合并并返回一个全新的列表
• +=表示，就地修改前一个列表，在其后追加后一个列表。就是extend方法
• +=相当于就地修改, 对不可改变类型不能就地修改

变量名解析原则LEGB***

• Local，本地作用域、局部作用域的local命名空间。函数调用时创建，调用结束消亡
• Enclosing，Python2.2时引入了嵌套函数，实现了闭包，这个就是嵌套函数的外部函数的命名空间
• Global，全局作用域，即一个模块的命名空间。模块被import时创建，解释器退出时消亡
• Build-in，内置模块的命名空间，生命周期从python解释器启动时创建到解释器退出时消亡。例如:print(open)，print和open都是内置的变量

所以一个名词的查找顺序就是LEGB

函数的销毁

• 定义一个函数就是生成一个函数对象，函数名指向的就是函数对象。
• 可以使用del语句删除函数，使其引用计数减1。
• 可以使用同名标识符覆盖原有定义，本质上也是使其引用计数减1。
• Python程序结束时，所有对象销毁。
• 函数也是对象，也不例外，是否销毁，还是看引用计数是否减为0。