[Python学习日记-31] Python 中的函数

简介

语法定义

函数的参数

简介

引子：

        你是某公司的一个高级程序员，现在老板让你写一个监控程序，需要24小时全年无休的监控公司网站服务器的系统状况，当 CPU、Memory、Disk 等指标的使用量超过阀值时即发邮件报警，这时你使出了浑身解数，写出了以下代码

while True:

        if CPU 利用率 > 90%:

                # 发送邮件提醒

                连接邮箱服务器

                发送邮件

                关闭连接

        if 内存占用 > 80%:

                # 发送邮件提醒

                连接邮箱服务器

                发送邮件

                关闭连接

        if 硬盘使用空间 > 90%:

                # 发送邮件提醒

                连接邮箱服务器

                发送邮件

                关闭连接

        上面的代码实现了功能，但即使是你隔壁座的老王也看出了端倪，轻蔑地说到你这个重复代码太多了，每次报警都要重写一段发邮件的代码，实在是太 low 了，你思考了一下发现这样干存在两个问题：

1. 代码重复过多，一个劲的复制粘贴不符合高级程序员的气质
2. 如果日后需要修改发邮件的这段代码时过于复杂，例如加入群发功能，那你就需要在所有用到这段代码的地方都修改一遍

        你觉得老王说的对，你也不想写重复代码，但又不知道怎么搞，老王好像看出了你的心思，居高临下的说道：“其实很简单，只需要把重复的代码提取出来，放在一个公共的地方，起个名字，以后谁想用这段代码，就通过这个名字调用就行了”，老王为了向你炫技飞快地写下了一段代码，如下所示

def 发送邮件(内容)

        # 发送邮件提醒

        连接邮箱服务器

        发送邮件

        关闭连接

while True:

        if CPU 利用率 > 90%:

                发送邮件('CPU报警')

        if 内存占用 > 80%:

                发送邮件('内存报警')

        if 硬盘使用空间 > 90%:

                发送邮件('硬盘报警')

        你看着老王写的代码气势恢宏、磅礴大气，代码里透露着一股内敛的傲气，心想：“老王这个 人真牛逼啊！”，瞬间对老王如何知道这种花式玩法感了兴趣，于是就问老王：“这些花式玩法你都是怎么知道的？”，老王拿起满是茶渍的茶杯抿了一口后常舒了一口气，淡淡的说道：“老夫当年从街头写代码写到街尾，人称计算机界浩南哥！”，你一听“浩南哥”这几个字，不由的娇躯一震，心想：“真牛逼啊！怪不得代码写的这么6。”,这“浩南哥”当年在江湖上可是数得着的响当当的名字，只可惜后期纵欲过度，卒于公元2024年，真是可惜了，只留下其哥哥孤守当年兄弟俩一起打下来的江山。 此时你看着的老王离开的身影，仿佛还能看到他当年英姿煞爽的身影...

函数的定义：

        函数是什么？函数一词来源于数学，但编程中的“函数”概念，与数学中的函数是有很大不同的，具体区别，我们后面会讲。编程中的函数在英文中也有很多不同的叫法。在 BASIC 语言中叫做 Subroutine（子过程或子程序），在 Pascal 语言中叫做 Procedure（过程）和 Function，在 C 语言中就只有Function，在 Java 语言里面叫做 Method。

        总的来说，函数是指将一组语句的集合通过一个名字（函数名）封装起来，要想执行这个函数，只需调用其函数名即可

函数的特性：

1. 减少重复代码
2. 使程序变的可扩展
3. 使程序变得易维护

语法定义

不带参数：

def say_hi():    # say_hi 是函数名
    print("Hello, I'm nobody!")
    if True:    # 在函数当中所写的代码也和其他的一样，可以进行各种判断
        print("True")

say_hi()    # 调用函数

代码输出如下：

带参数：

        我们先看一段普通的代码

a,b = 5,8
c = a**b
print(c)

        这段代码可以看出是先定义了两个变量作为参数来参与 c = a**b 的运算，那我们使用函数就可以对这段普通的代码改写为以下的样子 

def calc(x,y):
    res = x**y
    return res    # 返回函数执行结果

c = calc(5,8)    # 结果赋值给 c 变量
print(c)

代码输出如下：

        在带参数的函数代码当中可以看到 return 这个关键词，这个关键词其实就是返回的意思，而它后面跟的就是函数返回的返回值，当函数出现 return 时将意味着函数的中止，如果函数最后没有写 return 什么，它将会默认 return None，如下面的代码所示

def calc(x,y):
    res = x**y
    print(res)

c = calc(5,8)    # 结果赋值给 c 变量
print(c)

代码输出如下：

 

        总的来说，参数可以让你的函数更灵活，让函数不止只能做固定的动作，还可以根据调用时传参的不同来决定函数内部的执行流程。

函数的参数

一、形参与实参

形参：是指在函数定义时指定的参数，它们是占位符，用于接收函数调用时传入的实参。形参可以在函数体内使用，以便对传入的实参进行操作。

实参：可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先给实参赋值。

 

二、位置参数

        位置参数是函数定义时按照顺序指定的参数，调用函数时必须按照相同的顺序传入对应的实参，如下代码所示

def register(name,age,major):    # 函数中形参的值由调用时的顺序决定
    """
    学籍注册程序
    :param name: str
    :param age: integer
    :param major: str ,Chinese, CS
    :return:
    """
    staff_table = '''
    --------- 你的注册信息 ---------
    name   : %s
    age    : %s
    major  : %s
    ''' % (name,age,major)    # name,age,major位置参数
    print(staff_table)

register("张三",22,"CS")
register("宫保鸡丁",26,"Math")
register("Mack",22,"CS")

代码输出结果如下：

三、关键参数（指定参数）

        关键字参数是指在函数调用时使用形参名进行传参，可以改变参数的顺序，如下代码所示

def register(name,age,major):
    """
    学籍注册程序
    :param name: str
    :param age: integer
    :param major: str ,Chinese, CS
    :return:
    """
    staff_table = '''
    --------- 你的注册信息 ---------
    name   : %s
    age    : %s
    major  : %s
    ''' % (name,age,major)
    print(staff_table)

register(age = 22,major = "CS",name = "张三")    # 关键参数可以让参数的输入顺序打乱
register("宫保鸡丁",major = "Math",age = 26)
register("Mack",22,"CS")    # 位置参数只能按照顺序输入

代码输出如下：

 

        这里值得注意的是，在调用“宫保鸡丁”的时候为什么我要特意的把“宫保鸡丁”放在第一个位置呢？不能是第二第三第四吗？答案是不能的，会直接报错。如果把“宫保鸡丁”放在第二位，按照人类的正常理解应该是赋值到 age 上面了，但是 Python 会无法判断出到底应该赋值到那里去，既可以按照位置参数的定义赋值到 name 上，也可以 按照参数的位置赋值到 age 上去，这会产生歧义。由于 Python 是一门严谨的语言，所以这种写法是禁止的，报错如下图所示

 

四、默认参数

        默认参数是在函数定义时为形参指定的默认值，如果调用函数时没有传入实参，则使用默认值，如下代码所示

def register(name,age,major,country):
    """
    学籍注册程序
    :param name: str
    :param age: integer
    :param major: str ,Chinese, CS
    :param country: JP,CN,US
    :return:
    """
    staff_table = '''
    --------- 你的注册信息 ---------
    name   : %s
    age    : %s
    major  : %s
    country: %s
    ''' % (name,age,major,country)
    print(staff_table)

register("张三",22,"CS","CN")
register("宫保鸡丁",26,"Math","JP")
register("Mack",22,"CS","CN")

代码输出如下：

 

        从上面的输出可以发现 countny 这个参数基本都是“CN”，就像我们在网站上注册用户，像国籍这种信息，你不填写的情况下会默认填上中国， 这就是通过把 country 变成默认参数来实现，如下代码所示

def register(name,age,major,country="CN"):    # country 为默认参数，要放到最后
    """
    学籍注册程序
    :param name: str
    :param age: integer
    :param major: str ,Chinese, CS
    :param country: JP,CN,US
    :return:
    """
    staff_table = '''
    --------- 你的注册信息 ---------
    name   : %s
    age    : %s
    major  : %s
    country: %s
    ''' % (name,age,major,country)    # name,age,major 为位置参数
    print(staff_table)

register("张三",22,"CS")
register("宫保鸡丁",26,"Math","JP")
register("Mack",22,"CS","US")

代码输出如下：

         在代码当中可以看到，“张三”在没有填写参数时不指定值，那默认就是 CN，如果指定了的话，就用指定的值。

        另外，你可能注意到了，在把 country 变成默认参数后，我同时把它的位置移到了最后面，为什么呢？这与关键参数时所有的情况是一样的，这是因为如果默认参数、关键参数\默认参数之间存在着一种优先级关系，即位置参数 > 关键参数\默认参数。

五、非固定参数

        非固定参数分为：可变参数（Variable Arguments）和关键字可变参数（Keyword Variable Arguments）

可变参数：可变参数是指函数定义时不确定传入实参的个数，可以使用星号（*）来表示可变参数，传入的实参将被打包成一个元组（tuple）。

关键字可变参数：关键字可变参数是指函数定义时不确定传入实参的个数，可以使用两个星号（**）来表示关键字可变参数，传入的实参将被打包成一个字典（dict）。

代码如下：

def register(name,*args,**kwargs):
    print(name,args,kwargs)
register("Jove",22,"Math",sex="M")

代码输出如下：