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第五章 Python函数你知多少

函数作用:把一些复杂的代码封装起来,函数一般都是一个功能,用的时候才调用,提高重复利用率和简化程序结构。

<b>5.1 语法</b>

def functionname(parms1, parms2, ...):

     code block

     return expression

函数以def关键字开头,空格后跟函数名,括号里面是参数,用于传参,函数代码段里面引用。

<b>5.2 函数定义与调用</b>

# 定义函数

&gt;&gt;&gt; def func():

...   print "hello world!"

...   return "hello world!" 

...

# 调用函数

&gt;&gt;&gt; func()

hello world!

'hello world!'

当我们定义好函数,是不执行的,没有任何输出。当输入函数名后跟双小括号才会执行函数里写的代码。

<b>顺便说下print和return区别:</b>

有没有点奇怪!为什么print和return输出一样呢,return就加个单引号,貌似也没啥明显区别啊!其实在解释器下所有的结果都会输出的。

先了解下return作用:结束函数,并返回一个值。如果不跟表达式,会返回一个none。

好,那么我们深入了解下他们区别,举个例子,写个py程序:

#!/usr/bin/env python

def func():

    print "1: hello world!"

    return "2: hello world!"

func()

# python test.py

1: hello world!

明白点了嘛?print是打印对象的值,而return是返回对象的值。也就是说你return默认是将对象值存储起来,要想知道里面的值,可以用print可以打印。

print func()

2: hello world!

为什么函数里面不用print就在这里,往往我们定义一个函数是不需要打印的,而是交给其他代码去处理这个函数返回值。当然,print在调试函数代码时会起到很好的帮助。

<b>5.3 函数参数</b>

   <b>5.3.1 接受参数</b>

&gt;&gt;&gt; def func(a, b):

...   print a + b

&gt;&gt;&gt; func(1, 2)

3

&gt;&gt;&gt; func(1, 2, 3)

traceback (most recent call last):

  file "&lt;stdin&gt;", line 1, in &lt;module&gt;

typeerror: func() takes exactly 2 arguments (3 given)

   a和b可以理解为是个变量,可由里面代码块引用。调用函数时,小括号里面的表达式数量要对应函数参数数量,并且按传参按位置赋予函数参数位置。如果数量不对应,会抛出typeerror错误。

   当然,函数参数也可以是数组:

&gt;&gt;&gt; def func(a):

...   print a

&gt;&gt;&gt; func([1,2,3])

[1, 2, 3]

&gt;&gt;&gt; func({'a':1,'b':2})

{'a': 1, 'b': 2}

   如果不想一一对应传参,可以指定参数值:

&gt;&gt;&gt; def func(a,b):

&gt;&gt;&gt; func(b=2,a=1)

   <b>5.3.2 函数参数默认值</b>

   参数默认值是预先定义好,如果调用函数时传入了这个值,那么将以传入的为实际值,否则是默认值。

&gt;&gt;&gt; def func(a, b=2):

&gt;&gt;&gt; func(1)

&gt;&gt;&gt; func(1, 3)

4

   <b>5.3.3 接受任意数量参数</b>

   上面方式固定了参数多个,当不知道多少参数时候可以用以下方式。

   单个星号使用:

&gt;&gt;&gt; def func(*a):     

&gt;&gt;&gt; func(1,2,3)

(1, 2, 3)

   单个星号存储为一个元组。

   两个星号使用:

&gt;&gt;&gt; def func(**a):

&gt;&gt;&gt; func(a=1, b=2, c=3)

{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}

   两个星号存储为一个字典。可见它们都是以数组的形式传入。

   你也许在查资料的时候,会看到这样写的函数参数(*args, **kwargs),与上面只是名字不一样罢了 :

&gt;&gt;&gt; def func(*args, **kwargs):

...   print args

...   print kwargs

&gt;&gt;&gt; func(1,2,3,a=1,b=2,c=3)

   与普通参数一起使用:

&gt;&gt;&gt; def func(a, b, *c):

...   print c

&gt;&gt;&gt; func(1,2,3,5,6)

(3, 5, 6)

&gt;&gt;&gt; def func(a, b, **c):

&gt;&gt;&gt; func(1,2,a=1,b=2,c=3)

typeerror: func() got multiple values for keyword argument 'a'

&gt;&gt;&gt; func(1,2,c=3,d=4,e=5)

{'c': 3, 'e': 5, 'd': 4}

   抛出异常,是因为传入的第一个参数1,和第三个参数a=1,都认为是传入函数参数a了。请注意下这点。

<b>5.4 作用域</b>

作用域听着挺新鲜,其实很简单,就是限制一个变量或一段代码可用范围,不在这个范围就不可用。提高了程序逻辑的局部性,减少名字冲突。

作用域范围一般是:全局(global)-&gt;局部(local)-&gt;内置(build-in)

先看看全局和局部变量:

&gt;&gt;&gt; a = 2

...   b = 3

&gt;&gt;&gt; a

2

&gt;&gt;&gt; b

nameerror: name 'b' is not defined

a变量的作用域是整个代码中有效,称为全局变量,也就是说一段代码最开始定义的变量。

b变量的作用域在函数内部,也就是局部变量,在函数外是不可引用的。

这么一来,全局变量与局部变量即使名字一样也不冲突。

如果函数内部的变量也能在全局引用,需要使用global声明:

...   global b

抛出异常,说明一个问题,当函数没引用使用,里面的代码块是没有解释的。

使用global声明变量后外部是可以调用函数内部的变量的。

<b>5.5 嵌套函数</b>

# 不带参数

...   x = 2

...   def func2():

...     return x

...   return func2  # 返回func2函数

&gt;&gt;&gt; func()()

&gt;&gt;&gt; func2()

nameerror: name 'func2' is not defined

&gt;&gt;&gt; def func():   

...   x = 2         

...   global func2

...     return x 

...   return func2

内层函数可以访问外层函数的作用域。内嵌函数只能被外层函数调用,但也可以使用global声明全局作用域。

调用内部函数的另一种用法:

# 带参数

...   def func2(b):

...     return a * b

&gt;&gt;&gt; f = func(2)   # 变量指向函数。是的,变量可以指向函数。

&gt;&gt;&gt; f(5)

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&gt;&gt;&gt; func(2)(5)

内层函数可以访问外层函数的作用域 。但变量不能重新赋值,举例说明:

...      x = 3

...   func2()

...   return x

...     x += 1

  file "&lt;stdin&gt;", line 5, in func

  file "&lt;stdin&gt;", line 4, in func2

unboundlocalerror: local variable 'x' referenced before assignment

<b>5.6 闭包</b>

“官方”的解释是:所谓“闭包”,指的是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式(通常是一个函数),因而这些变量也是该表达式的一部分。

其实,上面嵌套函数就是闭包一种方式:

func是一个函数,里面又嵌套了一个函数func2,外部函数传过来的a参数,这个变量会绑定到函数func2。func函数以内层函数func2作为返回值,然后把func函数存储到f变量中。当外层函数调用内层函数时,内层函数才会执行(func()()),就创建了一个闭包。

<b>5.7 高阶函数</b>

高阶函数是至少满足这两个任意中的一个条件:

1) 能接受一个或多个函数作为输入。

2)输出一个函数。

abs、map、reduce都是高阶函数,后面会讲解。

其实,上面所讲的嵌套函数也是高阶函数。

举例说明下高阶函数:

&gt;&gt;&gt; def f(x):

...   return x * x

&gt;&gt;&gt; def f2(func, y):

...   return func(y)

&gt;&gt;&gt; f2(f, 2)

这里的f2就是一个高阶函数,因为它的第一个参数是一个函数,满足了第一个条件。

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<b>5.8 函数装饰器</b>

装饰器(decorator)本身是一个函数,包装另一个函数或类,它可以让其他函数在不需要改动代码情况下动态增加功能,装饰器返回的也是一个函数对象。

先举一个例子,说明下装饰器的效果,定义两个函数,分别传参计算乘积:

#!/usr/bin/python

# -*- coding: utf-8 -*-

def f1(a, b):

    print "f1 result: " + str(a * b)

def f2(a, b):

    print "f2 result: " + str(a * b)

f1(1, 2)

f2(2, 2)

# python test.py

f1 result: 2

f2 result: 4

跟预期的那样,打印出了乘积。

如果我想给这两个函数加一个打印传入的参数,怎么办,应该这样:

    print "f1 parameter: %d %d" %(a, b)

    print "f2 parameter: %d %d" %(a, b)

f1 parameter: 1 2

f2 parameter: 2 2

按照所想的打印了传入的参数,有没有方法能更简洁点呢,来看看装饰器后的效果。

def deco(func):

    def f(a, b):

        print "%s parameter: %d %d" %(func.__name__, a, b)

        return func(a, b)

    return f

@deco

可见用装饰器也实现了上面方法,给要装饰的函数添加了装饰器定义的功能,这种方式显得是不是更简洁呢!

好,那么我们继续深入学习装饰器用法。

   5.8.1 无参数装饰器

方式1:函装饰器函数装饰函数

    return func

def f1():

    print "hello world!"

myfunc = deco(f1)

myfunc()  

方式2:使用语法糖"@"来装饰函数

f1()

   方式1是将一个函数作为参数传给装饰器函数。

   方式2使用了语法糖,也实现同样效果。

   其实两种方式结果一样,方式1需要每次使用装饰器时要先变量赋值下,而方式2使用装饰器时直接用语法糖"@"引用,会显得更方便些,实际代码中一般也都是用语法糖。

   5.8.2 带参数装饰器

        print "function name: %s" % func.__name__   # __name__属性是获取函数名,为了说明执行了这个函数

        return func(a, b)   # 用接受过来的func函数来处理传过来的参数

    print a + b

f1(2, 2)

function name: f1

   3)不固定参数

def log(func):

    def deco(*args, **kwargs):

        print "function name: %s" % func.__name__

        return func(*args, **kwargs)

    return deco

@log

    print "f1() run."

f1(1,2)

f1() run.

   4)装饰器加参数

# 三层函数,调用log函数返回deco函数,再调用返回的函数deco,则返回值是_deco函数

def log(arg):

    def deco(func):

        def _deco(*args, **kwargs):

            print "%s - function name: %s" % (arg, func.__name__)  

            return func(*args, **kwargs)

        return _deco

@log("info")

info - function name: f1

   再举一个例子,给函数输出字符串带颜色:

def fontcolor(color):

    begin = "\033["

    end = "\033[0m"

    d = {

        'red':'31m',

        'green':'32m',

        'yellow':'33m',

        'blue':'34m'

    }

        print begin + d[color] + func() + end

@fontcolor("red")

def f():

    return "hello world!"

@fontcolor("green")

def f2():

   可以看出装饰器处理方式满足了高阶函数的条件,所以装饰器也是一种高阶函数。

   装饰器优点:灵活给装饰器增加功能,而不修改函数,提高代码可重复利用性,增加可读性。

<b>5.9 匿名函数</b>

匿名函数:定义函数的一种形式,无需定义函数名和语句块,因此代码逻辑会受到局限,同时也减少代码量,增加可读性。

在python中匿名函数是lambda。

举例子说明def关键字与lambda函数定义函数区别:

# 普通函数

...   return "hello world!"

...   return a * b

&gt;&gt;&gt; func(2, 2)

# 匿名函数

&gt;&gt;&gt; f = lambda:"hello world!"

&gt;&gt;&gt; f()

&gt;&gt;&gt; f = lambda a, b: a * b   # 冒号左边是函数参数,右边是返回值

&gt;&gt;&gt; f(2, 2)

lambda函数一行就写成一个函数功能,省去定义函数过程,让代码更加精简。

<b>5.10 内置高阶函数</b>

  <b> 5.10.1 map()</b>

   语法:map(function, sequence[, sequence, ...]) -&gt; list

   将序列中的元素通过函数处理返回一个新列表。

   例如:

&gt;&gt;&gt; lst = [1,2,3,4,5]

&gt;&gt;&gt; map(lambda x:str(x)+".txt", lst)

['1.txt', '2.txt', '3.txt', '4.txt', '5.txt']

<b>   5.10.2 filter()</b>

   语法:filter(function or none, sequence) -&gt; list, tuple, or string

   将序列中的元素通过函数处理返回一个新列表、元组或字符串。

   例如:过滤列表中的奇数

&gt;&gt;&gt; filter(lambda x:x%2==0, lst)

[2, 4]

  <b> 5.10.3 reduce()</b>

   语法:reduce(function, sequence[, initial]) -&gt; value

   reduce()是一个二元运算函数,所以只接受二元操作函数。

   例如:计算列表总和

&gt;&gt;&gt; reduce(lambda x,y:x+y, lst)

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   先将前两个元素相加等于3,再把结果与第三个元素相加等于6,以此类推。这就是reduce()函数功能。