10分鐘學會 Python 函式基礎知識

簡單地說，一個函式就是一組Python陳述句的組合，它們可以在程式中執行一次或多次執行。Python中的函式在其他語言中也叫做過程或子例程，那麼這些被包裝起來的陳述句透過一個函式名稱來呼叫。

有了函式，我們可以在很大程度上減少複製及貼上程式碼的次數了（相信很多人在剛開始時都有這樣的體驗）。我們可以把相同的程式碼可以提煉出來做成一個函式，在需要的地方只需要呼叫即可。那麼，這樣就提高了程式碼的復用率了，整體程式碼看起來比較簡練，沒有那麼臃腫了。

函式在Python中是最基本的程式結構，用來最大化地讓我們的程式碼進行復用；與此同時，函式可以把一個錯綜複雜的系統分割為可管理的多個部分，簡化程式設計、程式碼復用。

接下來我們看看什麼是函式，及函式該如何定義。有兩種方式可以進行函式的定義，分別是def及lambda關鍵字。

先總結一下為什麼要使用函式？

1. 程式碼復用最大化及最小化冗餘程式碼；

2. 過程分解（拆解）。把一個複雜的任務拆解為多個小任務。

函式定義的語法為：

根據上面定義，可以簡單地描述為：Python中的函式是具有0個或多個引數，具有若干行陳述句並且具有傳回值（傳回值可有可無）的一個陳述句塊（註意縮排）。

那麼我們就定義一個比較簡單的函式，該函式沒有引數，進入ipython互動式環境：

呼叫（執行）該函式：

我們發現hello()函式並沒有return陳述句，在Python中，如果沒有顯式的執行return陳述句，那麼函式的傳回值預設為None。

我們說過，定義函式有兩種形式，另外一種形式是使用lambda來定義。使用lambda定義的函式是匿名函式，這個我們在後面的內容進行講解，這裡暫且不表。

定義函式的時候，我們把引數的名字和位置確定下來，函式的介面定義就完成了。對於函式的呼叫者來說，只需要知道如何傳遞正確的引數，以及函式將傳回什麼樣的值就夠了，函式內部的複雜的邏輯被封裝起來，呼叫者無需瞭解。

Python的函式定義非常簡單，但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選引數外，還可以使用預設引數、可變引數和關鍵字引數，使得函式定義出來的介面，不但能處理複雜的引數，還可以簡化呼叫者的程式碼。

預設引數使得API簡潔，但不失靈活性。當一個引數有預設值時，呼叫時如果不傳遞此引數時，會使用預設值。

預設引數有一個坑，就是非預設引數要放到預設引數的前面（不然Python的直譯器會報語法錯誤）。允許有多個預設引數，但預設引數需要放在引數串列的最後面。

此函式有問題。（函式中的形參是全域性變數？lst在append函式中叫lst，但在全域性作用域中，我們不知道lst具體叫什麼名字。）

修改之後的函式為：

通常來說，當預設引數是可變的時候，需要特別註意作用域的問題，我們需要上述的技巧（不可變的資料型別是值傳遞，可變的資料型別是取用傳遞。）。目前可變的物件為list，dict，set，bytearray。

預設引數很有用，但使用不當，也會掉坑裡。預設引數有個最大的坑，演示如下：

當我們正常呼叫時，結果似乎不錯，

當我們使用預設引數呼叫時，一開始結果也是對的，

但是，再次呼叫add_end()時，結果就不對了，

原因解釋如下：

所以，定義預設引數要牢記一點：預設引數必須指向不變物件！

要修改上面的例子，我們可以用None這個不變物件來實現，

為什麼要設計str、None這樣的不變物件呢？因為不變物件一旦建立，物件內部的資料就不能修改，這樣就減少了由於修改資料導致的錯誤。此外，由於物件不變，多工環境下同時讀取物件不需要加鎖，同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程式時，如果可以設計一個不變物件，那就儘量設計成不變物件。

我們先寫一個計算x^2的函式：

對於power(x)函式，引數x就是一個位置引數。當我們呼叫power函式時，必須傳入有且僅有的一個引數x：

現在，如果我們要計算x^3怎麼辦呢？可以再定義一個power3函式，但是如果要計算x^4、x^5、x^n，怎麼辦？我們不可能定義無限多個函式，我們可以把power(x)修改為power(x, n)，用來計算x^n，說寫就寫：

可變引數允許我們傳入0個或任意個引數，這些可變引數在函式呼叫時自動組裝為一個tuple。而關鍵字引數允許你傳入0個或任意個含引數名的引數，這些關鍵字引數在函式內部自動組裝為一個dict。示例如下：

函式person除了必選引數name和age外，還接受關鍵字引數kwargs。在呼叫該函式時，可以只傳入必選引數：

也可以傳入任意個數的關鍵字引數：

關鍵字引數有什麼用？它可以擴充套件函式的功能。比如，在person函式裡，我們保證能接收到name和age這兩個引數，但是，如果呼叫者願意提供更多的引數，我們也能收到。試想你正在做一個使用者註冊的功能，除了使用者名稱和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關鍵字引數來定義這個函式就能滿足註冊的需求。

和可變引數類似，也可以先組裝出一個dict，然後，把該dict轉換為關鍵字引數傳進去：

位置引數和關鍵字引數是函式呼叫時的概念。

當預設引數和關鍵字引數結合起來用的時候，很有用。

關鍵字引數必須寫在位置引數之後，否則會丟擲語法錯誤。

位置引數和關鍵字引數可以共存，但是關鍵字引數必須寫到位置引數之後。

可變位置引數用*定義，在函式體內，可變位置引數是一個元組。

可變位置引數。

在python的函式中，還可以定義可變引數。可變引數就是傳入的引數個數是可變的。

可變關鍵字引數使用**定義，在函式體內，可變關鍵字引數是一個字典。可變關鍵字引數的key都是字串，並且符合識別符號定義規範。

• 可變位置引數只能以位置引數的形式呼叫

• 可變關鍵字引數只能以關鍵字引數的形式呼叫

• 可變位置引數必須在可變關鍵字引數之前

• 可變引數後置

• 可變引數不和預設引數一起出現

在Python中定義函式，可以用必選引數、預設引數、可變引數和關鍵字引數，這4種引數都可以一起使用，或者只用其中某些，但是請註意，引數定義的順序必須是： 必選引數、預設引數、可變引數和關鍵字引數

比如定義一個函式，包含上述4種引數：

在函式呼叫的時候，Python直譯器自動按照引數位置和引數名把對應的引數傳進去。

最神奇的是透過一個tuple和dict，我們也可以呼叫該函式：

所以，對於任意函式，都可以透過類似func(*args, **kwargs)的形式呼叫它，無論它的引數是如何定義的。

引數解構發生在函式呼叫時，可變引數發生函式定義的時候。引數解構分為兩種形式，一種是位置引數解構，另一種是關鍵字引數解構。

引數結構的兩種形式：

• 位置引數解構，使用一個星號。解構的物件為可迭代物件，解構的結果為位置引數。

• 關鍵字引數解構，使用兩個星號。解構的物件為字典，解構的結果為關鍵字引數。

位置引數解構的一個例子：

接下來看字典解構的例子：

引數解構發生在函式呼叫時。解構的時候，線性結構的解構是位置引數，字典解構是關鍵字引數。

傳參的順序：位置引數，線性結構解構；關鍵字引數，字典解構。儘量的少的同時使用兩種解構，除非你真的知道在做什麼。

Python3中引入的。

如果要強制傳入的引數為關鍵字引數：

引數槽通常和預設引數搭配使用。

幾個例子：

引數槽之坑：

1. *之後必須有引數

2. 非命名引數有預設值時，命名引數可以沒有預設值

3. 預設引數應該在每段引數的最後

4. 使用引數槽時，不能使用可變位置引數，可變關鍵之引數必須放在命名引數之後