• Python的函數沒有return語句，隱式會返回一個None值
• 函數是可調用的對象，callable()

函數參數

• 參數調用時傳入的參數要和定義的個數相匹配（可變參數例外）
• 位置參數
  • def f(x, y, z) 調用使用 f(1, 3, 5)
  • 按照參數定義順序傳入實參
• 關鍵字參數
  • def f(x, y, z) 調用使用 f(x=1, y=3, z=5)
  • 使用形參的名字來出入實參的方式，如果使用了形參名字，那麽傳參順序就可和定義順序不同
• 傳參
  • 要求位置參數必須在關鍵字參數之前傳入，位置參數是按位置對應的

函數參數默認值

• 定義時，在形參後跟上一個值
• 作用
  • 參數的默認值可以在未傳入足夠的實參的時候，對沒有給定的參數賦值為默認值
  • 參數非常多的時候，並不需要用戶每次都輸入所有的參數，簡化函數調用

可變參數

• 一個形參可以匹配任意個參數

• 在形參前使用*表示該形參是可變參數，可以接收多個實參

• 收集多個實參為一個tuple

• 關鍵字參數的可變參數

  • 形參前使用**符號，表示可以接收多個關鍵字參數
  • 收集的實參名稱和值組成一個字典
• 有位置可變參數和關鍵字可變參數
• 位置可變參數在形參前使用一個星號*
• 關鍵字可變參數在形參前使用兩個星號**
• 位置可變參數和關鍵字可變參數都可以收集若幹個實參，位置可變參數收集形成一個tuple，關鍵字可變參數收集形成一個dict
• 混合使用參數的時候，可變參數要放到參數列表的最後，普通參數需要放到參數列表前面，位置可變參數需要在關鍵字可變參數之前

keyword-only參數

• 如果在一個星號參數後，或者一個位置可變參數後，出現的普通參數，實際上已經不是普通的參數了，而是keyword-only參數

def fn(*args, x):
print(x)
print(args)

def(**kwargs, x):
print(x)
print(kwargs)

直接報語法錯誤
可以理解為kwargs會截獲所有的關鍵字參數，就算你寫了x=5，x也永遠得不到這個值，所以語法錯誤

• keyword-only 參數另一種形式

  def fn(*, x,y):
  print(x,y)
  fn(x=5,y=6)

  *號之後，普通形參都變成了必須給出的keyword-only 參數

可變參數和參數默認值

def fn(*args, x=5):
print(x)
print(args)

參數規則

• 參數列表參數一般順序是，普通參數、缺省參數、可變位置參數、keyword-only參數（可帶缺省值）、可變關鍵字參數

參數解構

• 給函數提供實參的時候，可以在集合類型前使用*或者**，把集合類型的結構解開，提取出所有元素作為函數的實參
• 非字典類型使用*解構成位置參數
• 字典類型使用**解構成關鍵字參數

• 提取出來的元素數目要和參數的要求匹配，也要和參數的類型匹配

• 參數解構和可變參數
  • 給函數提供實參的時候，可以在集合類型前使用*或者**，把集合類型的結構解開，提取出所有元素作為函數的實參

函數返回值與作用域

函數的返回值

• Python函數使用return語句返回“返回值”
• 所有函數都有返回值，如果沒有return語句，隱式調用return None
• return 語句並不一定是函數的語句塊的最後一條語句
• 一個函數可以存在多個return語句，但是只有一條可以被執行。如果沒有一條return語句被執行到，隱式調用return None
• 如果有必要，可以顯示調用return None，可以簡寫為return
• 如果函數執行了return語句，函數就會返回，當前被執行的return語句之後的其它語句就不會被執行了

• 作用：結束函數調用、返回值

• 返回多個值
  • 函數不能同時返回多個值
  • return [1, 3, 5] 是指明返回一個列表，是一個列表對象
  • return 1, 3, 5 看似返回多個值，隱式的被python封裝成了一個元組

    def showlist():
    return 1, 3, 5
    x, y, z = showlist() # 使用解構提取更為方便

函數嵌套

• 在一個函數中定義了另外一個函數
  • 函數有可見範圍，這就是作用域的概念
  • 內部函數不能在外部直接使用，會拋NameError異常，因為它不可見

作用域

• 全局作用域

  • 在整個程序運行環境中都可見

• 局部作用域

  • 在函數、類等內部可見
  • 局部變量使用範圍不能超過其所在的局部作用域
• 外層變量作用域在內層作用域可見

• 內層作用域inner中，如果定義了o=97，相當於當前作用域中重新定義了一個新的變量o，但是這個o並沒有覆蓋外層作用域outer中的o

• 全局變量global

  #x = 5
  def foo():
  global x
  x = 10
  x += 1 # 報錯嗎？
  print(x) # 打印什麽？
  print(x) #打印什麽？

• 使用global關鍵字的變量，將foo內的x聲明為使用外部的全局作用域中定義的x

• 但是，x = 10 賦值即定義，在內部作用域為一個外部作用域的變量x賦值，不是在內部作用域定義一個新變量，所以x+=1不會報錯。註意，這裏x的作用域還是全局的

• x+=1這種是特殊形式產生的錯誤的原因？先引用後賦值，而python動態語言是賦值才算定義，才能被引用。解決辦法，在這條語句前增加x=0之類的賦值語句，或者使用global 告訴內部作用域，去全局作用域查找變量定義

• 內部作用域使用x = 5之類的賦值語句會重新定義局部作用域使用的變量x，但是，一旦這個作用域中使用global聲明x為全局的，那麽x=5相當於在為全局作用域的變量x賦值

• global使用原則
  • 外部作用域變量會內部作用域可見，但也不要在這個內部的局部作用域中直接使用，因為函數的目的就是為了封裝，盡量與外界隔離
  • 如果函數需要使用外部全局變量，請使用函數的形參傳參解決
  • 一句話：不用global。學習它就是為了深入理解變量作用域

閉包(重要概念)

• 自由變量：未在本地作用域中定義的變量。例如定義在內存函數外的外層函數的作用域中的變量
• 閉包：就是一個概念，出現在嵌套函數中，指的是內層函數引用到了外層函數的自由變量，就形成了閉包。很多語言都有這個概念，最熟悉就是JavaScript
• 使用global可以解決，但是這使用的是全局變量，而不是閉包
• 如果要對普通變量的閉包，Python3中可以使用nonlocal

nonlocal關鍵字

• 使用了nonlocal關鍵字，將變量標記為不在本地作用域定義，而在上級的某一級局部作用域中定義，但不能是全局作用域中定義

默認值的作用域

• 函數也是對象，python把函數的默認值放在了屬性中，這個屬性就伴隨著這個函數對象的整個生命周期

• 屬性defaults中使用元組保存所有位置參數默認值，它不會因為在函數體內使用了它而發生改變

• 屬性kwdefaults中使用字典保存所有keyword-only參數的默認值

• 使用可變類型作為默認值，就可能修改這個默認值

• 有時候這個特性是好的，有的時候這種特性是不好的，有副作用

• 第一種方法
  • 使用影子拷貝創建一個新的對象，永遠不能改變傳入的參數

    def foo(xyz=[], u=‘abc‘, z=123):
    xyz = xyz[:] # 影子拷貝
    xyz.append(1)
    print(xyz)
    foo()
    print(foo.__defaults__)
    foo()
    print(foo.__defaults__)
    foo([10])
    print(foo.__defaults__)
    foo([10,5])
    print(foo.__defaults__)

函數體內，不改變默認值
xyz都是傳入參數或者默認參數的副本，如果就想修改原參數，無能為力

• 第二種方法
  • 通過值的判斷就可以靈活的選擇創建或者修改傳入對象
  • 這種方式靈活，應用廣泛
  • 很多函數的定義，都可以看到使用None這個不可變的值作為默認參數，可以說這是一種慣用法

def foo(xyz=None, u=‘abc‘, z=123):
    if xyz is None:
        xyz = []
    xyz.append(1)
    print(xyz)
foo()
print(foo.__defaults__)
foo()
print(foo.__defaults__)
foo([10])
print(foo.__defaults__)
foo([10,5])
print(foo.__defaults__)

使用不可變類型默認值
如果使用缺省值None就創建一個列表
如果傳入一個列表，就修改這個列表

變量名解析原則LEGB

• Local，本地作用域、局部作用域的local命名空間。函數調用時創建，調用結束消亡
• Enclosing，Python2.2時引入了嵌套函數，實現了閉包，這個就是嵌套函數的外部函數的命名空間
• Global，全局作用域，即一個模塊的命名空間。模塊被import時創建，解釋器退出時消亡
• Build-in，內置模塊的命名空間，生命周期從python解釋器啟動時創建到解釋器退出時消亡。例如 print(open)，print和open都是內置的變量
• 所以一個名詞的查找順序就是LEGB

函數的銷毀

• 全局函數銷毀

  • 重新定義同名函數
  • del 語句刪除函數對象
  • 程序結束時
• 局部函數銷毀
  • 重新在上級作用域定義同名函數
  • del 語句刪除函數名稱，函數對象的引用計數減1
  • 上級作用域銷毀時

遞歸

• 函數直接或者間接調用自身就是遞歸
• 遞歸需要有邊界條件、遞歸前進段、遞歸返回段
• 遞歸一定要有邊界條件
• 當邊界條件不滿足的時候，遞歸前進

• 當邊界條件滿足的時候，遞歸返回

• 遞歸要求

  • 遞歸一定要有推出條件，遞歸調用一定要執行這個退出條件。沒有退出條件的遞歸調用，就是無限調用
  • 遞歸調用的深度不宜過深
  • Python對遞歸調用的深度做了限制以保護解釋器
  • 超過遞歸深度限制，拋出RecursionError maxinum recursion depth exceeded 超出最大深度sys.getrecursionlimit()

• 遞歸的性能

  • 循環稍微復雜一些，但是只要不是死循環，可以多次叠代直至算出結果
  • 遞歸有深度限制，如果遞歸復雜，函數反復壓棧，占內存很快就溢出了

• 間接遞歸

  • 通過別的函數調用了函數自身
  • 但是，如果構成了循環遞歸調用是非常危險的，但是往往在代碼復雜的情況下，還是可能發生這種調用。要用代碼的規範來避免這種遞歸調用的發生
• 總結
  • 遞歸是一種很自然地表達，符合邏輯思維
  • 遞歸相對運行效率低，每一次調用函數都要開辟棧幀
  • 遞歸有深度限制，如果遞歸層次太深，函數反復壓棧，棧內存很快就溢出了
  • 如果是有限次數的遞歸，可以使用遞歸，或者使用循環代替，循環代碼稍微復雜一些，但是只要不是死循環，可以多次叠代直至算出結果
  • 絕大多數遞歸，都可以使用循環實現
  • 即使遞歸代碼很簡潔，但是能不用則不用遞歸

匿名函數

• 使用Lambda表達式構建匿名函數

• 格式

  • lambda 參數列表:表達式
• 使用lambda關鍵字來定義匿名函數
• 參數列表不需要小括號
• 冒號是用來分割參數列表和表達式的
• 不需要使用return，表達式的值,就是匿名函數返回值

• lambda表達式（匿名函數）只能寫在一行上，被稱為單行函數

• 用途
  • 在高階函數傳參時，使用lambda表達式，往往能簡化代碼

[x for x in (lambda *args: map(lambda x: x+1, args))(*range(5))] 
[x for x in (lambda *args: map(lambda x: (x+1,args), args))(*range(5))]

Python第四周 學習筆記（1）