四、函数&匿名函数

人间有清欢

已于 2025-06-08 14:09:04 修改

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分类专栏： python 文章标签： python

于 2024-10-28 18:16:47 首次发布

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函数基础

1. 快速体验

所谓函数，就是把具有独立功能的代码块组织为一个小模块，在需要的时候调用
函数的使用包含两个步骤：
1. 定义函数 —— 封装独立的功能
2. 调用函数 —— 享受封装的成果
函数的作用，在开发程序时，使用函数可以提高编写的效率以及代码的 重用

演练步骤：

新建一个用来实现计算操作的文件 calculate.py
添加一个实现加法操作的函数 add(x, y)
新建另外一个文件，使用 import 导入并且调用函数

# calculate.py
def add(x, y):
	return x + y

# test_calculate.py
import calculate

result = calculate.add(1, 2)
print("result=", result) # result= 3

2. 基本使用

定义函数的格式如下：

def 函数名():
	函数封装的代码
	……

def 是英文 define 的缩写
函数名称应该能够表达函数封装代码的功能，方便后续的调用
函数名称的命名应该符合标识符的命名规则
可以由字母、下划线和数字组成
不能以数字开头
不能与关键字重名

通过函数名() 即可完成对函数的调用。

函数演练：

需求：

编写一个打招呼 say_hello 的函数，封装三行打招呼的代码
在函数下方调用打招呼的代码

name = "小明"

# 解释器知道这里定义了一个函数
def say_hello():
	print("hello 1")
	print("hello 2")
	print("hello 3")

print(name)
# 只有在调用函数时，之前定义的函数才会被执行
# 函数执行完成之后，会重新回到之前的程序中，继续执行后续的代码
say_hello()

print(name)

注意：定义好函数之后，只表示这个函数封装了一段代码而已；如果不主动调用函数，函数是不会主动执行的

思考：能否将函数调用放在函数定义的上方？不能！

因为在使用函数名调用函数之前，必须要保证 Python 已经知道函数的存在
否则控制台会提示 NameError: name ‘say_hello’ is not defined (名称错误：say_hello 这个名字没有被定
义)

pyCharm中 F8 Step Over 可以单步执行代码，会把函数调用看作是一行代码直接执行。
F7 Step Into 可以单步执行代码，如果是函数，会进入函数内部

函数的文档注释：

在开发中，如果希望给函数添加注释，应该在定义函数的下方，使用连续的三对引号
在连续的三对引号之间编写对函数的说明文字
在函数调用位置，使用快捷键 CTRL + Q 可以查看函数的说明信息

注意：因为函数体相对比较独立，函数定义的上方，应该和其他代码（包括注释）保留两个空行

3. 函数的参数

函数参数的使用：

在函数名的后面的小括号内部填写参数
多个参数之间使用 , 分隔

def sum_2_num(num1, num2):
	result = num1 + num2
	print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))

sum_2_num(50, 20)

参数的作用：
函数，把具有独立功能的代码块组织为一个小模块，在需要的时候调用。

函数的参数，增加函数的通用性，针对相同的数据处理逻辑，能够适应更多的数据

在函数内部，把参数当做变量使用，进行需要的数据处理
函数调用时，按照函数定义的参数顺序，把希望在函数内部处理的数据，通过参数传递

形参和实参：

形参：定义函数时，小括号中的参数，是用来接收参数用的，在函数内部作为变量使用
实参：调用函数时，小括号中的参数，是用来把数据传递到函数内部用的

4. 函数的返回值

在程序开发中，有时候，会希望一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
返回值是函数完成工作后，最后给调用者的一个结果
在函数中使用 return 关键字可以返回结果
调用函数一方，可以使用变量来接收函数的返回结果

注意： return 表示返回，后续的代码都不会被执行

def sum_2_num(num1, num2):
"""对两个数字的求和"""
	return num1 + num2

# 调用函数，并使用 result 变量接收计算结果
result = sum_2_num(10, 20)
print("计算结果是 %d" % result)

5. 函数的嵌套调用

一个函数里面又调用了另外一个函数，这就是函数嵌套调用
如果函数 test2 中，调用了另外一个函数 test1
- 那么执行到调用 test1 函数时，会先把函数 test1 中的任务都执行完
- 才会回到 test2 中调用函数 test1 的位置，继续执行后续的代码

def test1():
	print("*" * 50)
	print("test 1")
	print("*" * 50)


def test2():
	print("-" * 50)
	print("test 2")
	test1()
	print("-" * 50)

test2()

变量进阶

1. 变量的引用

变量和数据都是保存在内存中的
在Python中函数的参数传递以及返回值都是靠引用传递的

1.1 引用的概念

在Python中

变量和数据是分开存储的
数据保存在内存中的一个位置
变量中保存着数据在内存中的地址
变量中记录数据的地址，就叫做引用
使用 id() 函数可以查看变量中保存数据所在的内存地址

注意：如果变量已经被定义，当给一个变量赋值的时候，本质上是修改了数据的引用

变量不再对之前的数据引用
变量改为对新赋值的数据引用

1.2 变量引用的示例

在 Python 中，变量的名字类似于便签纸贴在数据上
在这里插入图片描述

1.3 函数的参数和返回值的传递

在Python中，函数的实参/返回值都是是靠引用来传递来的

def test(num):
	print("-" * 50)
	print("%d 在函数内的内存地址是 %x" % (num, id(num)))
	result = 100
	print("返回值 %d 在内存中的地址是 %x" % (result, id(result)))
	print("-" * 50)
	return result

a = 10
print("调用函数前 内存地址是 %x" % id(a))

r = test(a)

print("调用函数后 实参内存地址是 %x" % id(a))
print("调用函数后 返回值内存地址是 %x" % id(r))

2. 可变和不可变类型

不可变类型，内存中的数据不允许被修改：
- 数字类型 int , bool , float , complex , long(2.x)
- 字符串 str
- 元组 tuple
可变类型，内存中的数据可以被修改：
- 列表 list
- 字典 dict

a = 1
a = "hello"
a = [1, 2, 3]
a = [3, 2, 1]

demo_list = [1, 2, 3]
print("定义列表后的内存地址 %d" % id(demo_list))
demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_list))
demo_dict = {"name": "小明"}
print("定义字典后的内存地址 %d" % id(demo_dict))
demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"
print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

注意：字典的 key 只能使用不可变类型的数据

注意：

可变类型的数据变化，是通过方法来实现的
如果给一个可变类型的变量，赋值了一个新的数据，引用会修改
- 变量不再对之前的数据引用
- 变量改为对新赋值的数据引用

哈希 (hash)：

Python 中内置有一个名字叫做 hash(o) 的函数
- 接收一个不可变类型的数据作为参数
- 返回结果是一个整数
哈希是一种算法，其作用就是提取数据的特征码（指纹）
- 相同的内容得到相同的结果
- 不同的内容得到不同的结果
在 Python 中，设置字典的键值对时，会首先对 key 进行 hash 已决定如何在内存中保存字典的数据，以方便后续对字典的操作：增、删、改、查
- 键值对的 key 必须是不可变类型数据
- 键值对的 value 可以是任意类型的数据

3. 局部变量和全局变量

局部变量是在函数内部定义的变量，只能在函数内部使用
局变量是在函数外部定义的变量（没有定义在某一个函数内），所有函数内部都可以使用这个变量

提示：在其他的开发语言中，大多不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

3.1 局部变量

局部变量是在函数内部定义的变量，只能在函数内部使用
函数执行结束后，函数内部的局部变量，会被系统回收
不同的函数，可以定义相同的名字的局部变量，但是彼此之间不会产生影响

局部变量的作用：在函数内部使用，临时保存函数内部需要使用的数据

def demo1():
	num = 10
	print(num)
	num = 20
	print("修改后 %d" % num)

def demo2():
	num = 100
	print(num)

demo1()
demo2()
print("over")

局部变量的生命周期：

所谓生命周期就是变量从被创建到被系统回收的过程
局部变量在函数执行时才会被创建
函数执行结束后局部变量被系统回收
局部变量在生命周期内，可以用来存储函数内部临时使用到的数据

3.2 全局变量

全局变量是在函数外部定义的变量，所有函数内部都可以使用这个变量

# 定义一个全局变量
num = 10

def demo1():
	print(num)

def demo2():
	print(num)
	
demo1()
demo2()
print("over")

注意：函数执行时，需要处理变量时会：

首先查找函数内部是否存在指定名称的局部变量，如果有，直接使用
如果没有，查找函数外部是否存在指定名称的全局变量，如果有，直接使用
如果还没有，程序报错！

函数不能直接修改 全局变量的引用

全局变量是在函数外部定义的变量（没有定义在某一个函数内），所有函数内部都可以使用这个变量
在函数内部，可以通过全局变量的引用获取对应的数据
但是，不允许直接修改全局变量的引用 —— 使用赋值语句修改全局变量的值

num = 10
def demo1():
	print("demo1" + "-" * 50)
	# 只是定义了一个局部变量，不会修改到全局变量，只是变量名相同而已
	num = 100
	print(num)

def demo2():
	print("demo2" + "-" * 50)
	print(num)
	
demo1()
demo2()
print("over")

注意：只是在函数内部定义了一个局部变量而已，只是变量名相同 —— 在函数内部不能直接修改全局变量的值

在函数内部修改全局变量的值
如果在函数中需要修改全局变量，需要使用 global 进行声明

num = 10

def demo1():
	print("demo1" + "-" * 50)
	# global 关键字，告诉 Python 解释器 num 是一个全局变量
	global num
	num = 100
	print(num)
	
def demo2():
	print("demo2" + "-" * 50)
	print(num)
	
demo1()
demo2()
print("over")

全局变量定义的位置
为了保证所有的函数都能够正确使用到全局变量，应该将全局变量定义在其他函数的上方

a = 10

def demo():
	print("%d" % a)
	print("%d" % b)
	print("%d" % c)
	
b = 20
demo()
c = 30

注意：由于全局变量 c，是在调用函数之后，才定义的，在执行函数时，变量还没有定义，所以程序会报错！

全局变量命名的建议
为了避免局部变量和全局变量出现混淆，在定义全局变量时，有些公司会有一些开发要求，例如：全局变量名前应该增加 g_ 或者 gl_ 的前缀

提示：具体的要求格式，各公司要求可能会有些差异

函数进阶

1. 函数参数和返回值的作用

函数根据有没有参数以及有没有返回值，可以相互组合，一共有 4 种组合形式：

无参数，无返回值
无参数，有返回值
有参数，无返回值
有参数，有返回值

定义函数时，是否接收参数，或者是否返回结果，是根据实际的功能需求来决定的！

如果函数内部处理的数据不确定，就可以将外界的数据以参数传递到函数内部
如果希望一个函数执行完成后，向外界汇报执行结果，就可以增加函数的返回值

1.1 无参数，无返回值

此类函数，不接收参数，也没有返回值，应用场景如下：

只是单纯地做一件事情，例如显示菜单
在函数内部针对全局变量进行操作，例如：新建名片，最终结果记录在全局变量中

注意：

如果全局变量的数据类型是一个可变类型，在函数内部可以使用方法修改全局变量的内容 —— 变量的引用
不会改变
在函数内部，使用赋值语句才会修改变量的引用

1.2 无参数，有返回值

此类函数，不接收参数，但是有返回值，应用场景如下：

采集数据，例如温度计，返回结果就是当前的温度，而不需要传递任何的参数

1.3 有参数，无返回值

此类函数，接收参数，没有返回值，应用场景如下：

函数内部的代码保持不变，针对不同的参数处理不同的数据
例如名片管理系统针对找到的名片做修改、删除操作

1.4 有参数，有返回值

此类函数，接收参数，同时有返回值，应用场景如下：

函数内部的代码保持不变，针对不同的参数处理不同的数据，并且返回期望的处理结果
例如名片管理系统使用字典默认值和提示信息提示用户输入内容
- 如果输入，返回输入内容
- 如果没有输入，返回字典默认值

2. 函数的返回值

在程序开发中，有时候，会希望一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
返回值是函数完成工作后，最后给调用者的一个结果
在函数中使用 return 关键字可以返回结果
调用函数一方，可以使用变量来接收函数的返回结果

问题：一个函数执行后能否返回多个结果？

示例 —— 温度和湿度测量：
假设要开发一个函数能够同时返回当前的温度和湿度
先完成返回温度的功能如下：

def measure():
	"""返回当前的温度"""
	print("开始测量...")
	temp = 39
	print("测量结束...")
	return temp

result = measure()
print(result)

在利用元组在返回温度的同时，也能够返回湿度
改造如下：

def measure():
	"""返回当前的温度"""
	print("开始测量...")
	temp = 39
	wetness = 10
	print("测量结束...")
	return (temp, wetness)

提示：如果一个函数返回的是元组，括号可以省略

技巧

在 Python 中，可以将一个元组使用赋值语句同时赋值给多个变量
注意：变量的数量需要和元组中的元素数量保持一致

temp, wetness = measure()

面试题 —— 交换两个数字：

# 解法 1 - 使用临时变量
c = b
b = a
a = c

# 解法 2 - 不使用临时变量
a = a + b
b = a - b
a = a - b

# 解法 3 —— Python 专有，利用元组
a, b = b, a

3. 函数的参数

3.1. 不可变和可变的参数

问题 1：在函数内部，针对参数使用赋值语句，会不会影响调用函数时传递的实参变量？ —— 不会！

无论传递的参数是可变还是不可变

只要针对参数使用赋值语句，会在函数内部修改局部变量的引用，不会影响到外部变量的引用

def demo(num, num_list):
	print("函数内部")
	# 赋值语句
	num = 200
	num_list = [1, 2, 3]
	print(num)
	print(num_list)
	print("函数代码完成")

gl_num = 99
gl_list = [4, 5, 6]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

问题 2：如果传递的参数是可变类型，在函数内部，使用方法修改了数据的内容，同样会影响到外部的数据

def mutable(num_list):
	# num_list = [1, 2, 3]
	num_list.extend([1, 2, 3])
	print(num_list)

gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)

面试题 —— +=：
在 python 中，列表变量调用 += 本质上是在执行列表变量的 extend 方法，不会修改变量的引用

def demo(num, num_list):
	print("函数内部代码")
	# num = num + num
	num += num
	# num_list.extend(num_list) 由于是调用方法，所以不会修改变量的引用
	# 函数执行结束后，外部数据同样会发生变化
	num_list += num_list
	print(num)
	print(num_list)
	print("函数代码完成")
	
gl_num = 9
gl_list = [1, 2, 3]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

3.2 缺省参数

定义函数时，可以给某个参数指定一个默认值，具有默认值的参数就叫做缺省参数
调用函数时，如果没有传入缺省参数的值，则在函数内部使用定义函数时指定的参数默认值
函数的缺省参数，将常见的值设置为参数的缺省值，从而简化函数的调用
例如：对列表排序的方法

gl_num_list = [6, 3, 9]
# 默认就是升序排序，因为这种应用需求更多
gl_num_list.sort()
print(gl_num_list)
# 只有当需要降序排序时，才需要传递 `reverse` 参数
gl_num_list.sort(reverse=True)
print(gl_num_list)

指定函数的缺省参数
在参数后使用赋值语句，可以指定参数的缺省值

def print_info(name, gender=True):
	gender_text = "男生"
	if not gender:
		gender_text = "女生"
	print("%s 是 %s" % (name, gender_text))

提示

缺省参数，需要使用最常见的值作为默认值！
如果一个参数的值不能确定，则不应该设置默认值，具体的数值在调用函数时，由外界传递！

缺省参数的注意事项：

缺省参数的定义位置
- 必须保证带有默认值的缺省参数在参数列表末尾
- 所以，以下定义是错误的！
  def print_info(name, gender=True, title):
调用带有多个缺省参数的函数：在调用函数时，如果有多个缺省参数，需要指定参数名，这样解释器才能够知道参数的对应关系！

def print_info(name, title="", gender=True):
	"""
	:param title: 职位
	:param name: 班上同学的姓名
	:param gender: True 男生 False 女生
	"""
	gender_text = "男生"
	if not gender:
		gender_text = "女生"
	print("%s%s 是 %s" % (title, name, gender_text))

# 提示：在指定缺省参数的默认值时，应该使用最常见的值作为默认值！
print_info("小明")
print_info("老王", title="班长")
print_info("小美", gender=False)

3.3 多值参数

定义支持多值参数的函数：

有时可能需要一个函数能够处理的参数个数是不确定的，这个时候，就可以使用多值参数
python 中有两种多值参数：
- 参数名前增加一个 * 可以接收元组
- 参数名前增加两个 * 可以接收字典
一般在给多值参数命名时，习惯使用以下两个名字
- *args —— 存放元组参数，前面有一个 *
- **kwargs —— 存放字典参数，前面有两个 *
args 是 arguments 的缩写，有变量的含义
kw 是 keyword 的缩写， kwargs 可以记忆键值对参数

def demo(num, *args, **kwargs):
	print(num)
	print(args)
	print(kwargs)

demo(1, 2, 3, 4, 5, name="小明", age=18, gender=True)

提示：多值参数的应用会经常出现在网络上一些大牛开发的框架中，知道多值参数，有利于我们能够读懂大牛的代码

多值参数案例 —— 计算任意多个数字的和：
需求

定义一个函数 sum_numbers ，可以接收的任意多个整数
功能要求：将传递的所有数字累加并且返回累加结

def sum_numbers(*args):
	num = 0
	# 遍历 args 元组顺序求和
	for n in args:
		num += n
	return num
	
print(sum_numbers(1, 2, 3))

元组和字典的拆包：

在调用带有多值参数的函数时，如果希望：
- 将一个元组变量，直接传递给 args
- 将一个字典变量，直接传递给 kwargs
就可以使用拆包，简化参数的传递，拆包的方式是：
- 在元组变量前，增加一个 *
- 在字典变量前，增加两个 *

def demo(*args, **kwargs):
	print(args)
	print(kwargs)

# 需要将一个元组变量/字典变量传递给函数对应的参数
gl_nums = (1, 2, 3)
gl_xiaoming = {"name": "小明", "age": 18}

# 会把 num_tuple 和 xiaoming 作为元组传递个 args
# demo(gl_nums, gl_xiaoming)
demo(*gl_nums, **gl_xiaoming)

匿名函数

1. 匿名函数介绍

用lambda关键词能创建小型匿名函数
这种函数得名于省略了用def声明函数的标准步骤
Lambda函数能接收任何数量的参数，但只能返回一个表达式的值

语法格式：

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

示例：

sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2

# 调用sum函数
print("result=", sum(10, 20)) # result= 30
print("result=", sum(20, 20)) # result= 40

2. 应用场景

匿名函数主要用于临时调用一次的场景，更多的是将匿名函数作为其他函数的参数来使用

2.1 自己定义函数

def cal(x, y, opt):
	print("x=", x)
	print("y=", y)
	result = opt(x, y)
	print("result=", result)

cal(1, 2, lambda a, b: a + b)
# 打印结果
# x= 1
# y= 2
# result= 3

2.2 作为内置函数的参数

user_list = [
	{"name": "zhangsan", "age": 18},
	{"name": "lisi", "age": 19},
	{"name": "wangwu", "age": 17}
]
# 需求：按照用户姓名对用户列表数据进行排序
# 按照name进行排序
user_list.sort(key=lambda x: x["name"])
print(user_list)
# [{'name': 'lisi', 'age': 19}, {'name': 'wangwu', 'age': 17}, {'name': 'zhangsan', 'age': 18}]