Python基础知识“入坑“--- 五、函数（二）

书接上回，我们继续来学习有关函数的内容。

五、变量作用域

def test():
    x = 10
    y = 20
    return x, y

x, y = test()
print(x)
print(y)

在上面这段代码中，我们定义了一个test函数，在函数中有两个变量x和y，在函数外我们使用两个变量来接收函数的返回值，变量名也叫x和y。在这里，函数内部的x和y，和函数外部的x和y，并不是相同的，只是恰好重名而已。
这段代码之所以能正常运行，是因为变量具有作用域。在函数内部定义的变量只在函数内部有效，函数调用结束之后，变量也会被销毁。

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def test():
    x = 10
    y = 20
    return x, y

test()
print(x)
print(y)

在这段代码中，虽然我们在函数外调用了test函数，但是函数的返回值并没有在函数外部被接收；也就是说，函数外部并没有名为x的变量，此时我们尝试打印变量x，程序就会抛出异常。（如下图）

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在不同的作用域中，允许存在重名的变量：

def test():
    x = 10
    y = 20
    return x, y

x, y = test()
print(x)
print(y)

依旧是上面这段代码，为了验证函数内部的x和y，与函数外部x和y，不是相同的，我们对代码进行处理，更直观的观察一下：

def test():
    x = 10
    y = 20
    print(f'函数内部x={x}, y={y}')
    return x, y

x, y = test()
print(f'函数外部x={x}, y={y}')

运行上面这段代码，就可以在控制台上清楚的观察到打印的x和y究竟是函数内部的还是函数外部的。

在函数内部的变量称之为局部变量，不在函数内部的变量称之为全局变量。

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我们来看一段代码：

def test():
    print(f'x = {x}')

x = 20
test()

在函数内部我们并没有定义x的值，而当我们调用函数时，函数能打印出全局变量x的值，这是因为：如果函数内部尝试访问的变量在局部作用域中不存在，那么就会尝试在全局作用域中寻找。

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如果全局变量和局部变量同名，那么在函数内部会使用哪个变量呢？代码如下：

x = 10
def test():
    x = 20
    print(x)

test()

先在函数外部定义一个全局变量x，再在函数内部定义一个局部变量x，两个变量的值不同；运行上面这段代码，控制台输出的结果为 “20” 。由此可得出：在函数内部，当全局变量和局部变量同名时，局部变量优先。

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如果想在函数内部，修改全局变量的值，有没有办法呢？

可以在函数内部使用 “global” 关键字声明要修改的变量：

x = 10
def test():
    global x
    x = 20
    print(f'函数内部x = {x}')

test()
print(f'函数外部x = {x}')

在这段代码中，我们先在函数外部定义了一个全局变量x，在函数内部通过 “global” 关键字使用了全局变量x，再将全局变量x的值修改为 “20”。

正是因为 “global” 关键字，在函数内部的 “x = 20” 这条语句 是在对全局变量x进行赋值操作，而不是在函数内部创建一个名为x的局部变量。

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在变量作用域这一知识点这里，我们还要特别注意：在Python中，if / while / for 等语句不会影响变量的作用域；换而言之，在 if / while / for 中定义的变量，在语句外也可以正常使用。

六、函数执行过程

在使用函数时，只有调用函数才会执行函数体内部的代码；当函数体执行结束或者遇到return语句，则会回到函数调用位置，继续往下执行。 我们通过代码来具体理解一下函数的执行过程：

def test():
    print("test")
    print("test2")

print('111')
test()
print('222')
test()

运行结果为：

七、链式调用

我们来看一段之前编写过的代码：

# 判断奇数
def is_odd(n):
    if n % 2 != 0:
        return True
    else:
        return False

result = is_odd(5)
print(result)

这段代码中，使用了result来接收函数调用后的返回值，再打印result。

最后两条语句其实可以合并为一条语句：

# 判断奇数
def is_odd(n):
    if n % 2 != 0:
        return True
    else:
        return False

print(is_odd(5))

像这样，将一个函数的返回值直接作为另一个函数的参数，这种操作就称为链式调用。 这也是一种很常见的写法。

八、嵌套调用

函数内部调用其他函数，就称为嵌套调用。

最简单的嵌套调用其实我们已经使用过了：

def test():
    print("test")
    print("test2")

在test函数中调用print函数。

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我们再来看一段逻辑较为复杂的代码：

def a():
    print('a')

def b():
    print('b')
    a()

def c():
    print('c')
    b()

def d():
    print('d')
    c()

d()

运行结果为：

函数的具体执行过程为：

函数之间的调用关系，在Python中可以使用一个特定的数据结构来表示，称为函数调用栈。 每次函数调用，都会在调用栈里新增一个元素，称为栈帧。 每个函数的局部变量，都包含在自己的栈帧中。

九、函数递归

函数递归是函数嵌套调用的一种特殊的情况，即自己调用自己。递归可以分成两个部分来看：递推和回归。

举个栗子：用函数递归的方式计算5的阶乘：

def test(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * test(n - 1)

print(test(5))

解题思路：

具体执行过程为：

在使用递归函数的时候要注意：

1.务必存在递归结束条件。（在上面这个例子中，"if n == 1: " 就是递归结束条件。）
2.每次递归，函数的实参都应逐步趋近于函数结束条件。

若上述条件有一项没满足，就会出现无限递归的情况，这是一种典型的错误！程序也会抛出异常。

十、参数默认值

在Python中，可以给函数的形参指定默认值。带有默认值的参数，在调用的时候可以不传参。
举个栗子：计算两个数的和：

def add(x, y, debug = False):
    if debug:
        print(f'观察传递的参数的值：x = {x}, y = {y}')
    return x + y

print(add(1, 2, True))
print('--------------------------')
print(add(1, 2))

运算结果为：

这就是一个带有参数默认值的函数，“debug = False” 即为参数默认值，当我们不指定第三个参数的时候，程序就会默认debug的值为False。

为了确保没有默认值的参数可以正常传递，带有默认值的参数需要放到没有默认值的参数的后面。

举个错误例子：

def add(x, debug = False, y):
    if debug:
        print(f'观察传递的参数的值：x = {x}, y = {y}')
    return x + y

print(add(1, 2))

运行这段代码，程序就会报错：

十一、关键字参数

在调用函数时，需要给函数传递实参，一般情况下，默认都是按照形参的顺序依次传递实参。但是，也可以通过关键字参数 指定实参应该传递给哪个形参：

def test(x, y):
    print(f'x = {x}')
    print(f'y = {y}')

test(x = 10, y = 20)
test(y = 100, x = 200)

形如 “test(x = 10, y = 20)” 这种操作，即为关键字参数。

运行结果为：

在PyCharm中编写这段代码时，使用关键字参数，参数会变为红色（如下图），这并非错误，不必担心。

十二、函数小结

函数在编程语言中占据着必不可少的地位，在后续的学习中，我们也会广泛使用到函数。需多加理解、练习。