07-01 函数的基本使用

一 引入

​ 基于前一部分的学习，我们已经能开发一些功能简单的小程序了，但随着程序功能的增多，代码量随之增大，此时仍不加区分地把所有功能的实现代码放到一起，将会使得程序的组织结构不清晰，可读性变差，且程序中需要频繁使用同一功能时，只能重复编写该功能的实现代码，日积月累，程序将变得冗长，并且当某一功能需要修改时，又不得不找出所有定义及使用这段功能的地方修改之，管理维护的难度极大，好吧，装了半天逼，到底该如何解决提出的这些问题呢？

插图：恶搞图01

我们完全可以从现实生活中找到简化程序设计的方案：比如一个修理工会事先准备好螺丝刀、锤子等工具，这样在进行修理的过程中，需要用到拧螺丝的功能时就直接拿来螺丝刀使用，需要用到锤击物体的功能时就直接拿来锤子使用，而无需临时制造。这个例子的核心在于’事先准备好工具’，遇到应用场景时’拿来就用’，。

在程序中，具备某一功能的‘工具’指的就是函数，‘事先准备工具’的过程即函数的定义，‘拿来就用’即函数的调用。

二 定义函数

函数的使用必须遵循’先定义，后调用’的原则。函数的定义就相当于事先将函数体代码保存起来，然后将内存地址赋值给函数名，函数名就是对这段代码的引用，这和变量的定义是相似的。没有事先定义函数而直接调用，就相当于在引用一个不存在的’变量名’。

定义函数的语法

def 函数名(参数1,参数2,...):
    """文档描述"""
    函数体
    return 值

1. def: 定义函数的关键字；
2. 函数名：函数名指向函数内存地址，是对函数体代码的引用。函数的命名应该反映出函数的功能；
3. 括号：括号内定义参数，参数是可有可无的，且无需指定参数的类型；
4. 冒号：括号后要加冒号，然后在下一行开始缩进编写函数体的代码；
5. """文档描述""": 描述函数功能，参数介绍等信息的文档，非必要，但是建议加上，从而增强函数的可读性；
6. 函数体：由语句和表达式组成；
7. return 值：定义函数的返回值，return是可有可无的。

插图：恶搞图02

参数是函数的调用者向函数体传值的媒介，若函数体代码逻辑依赖外部传来的参数时则需要定义为参函数，

def my_min(x,y):
    res=x if x < y else y
    return res

否则定义为无参函数

def interactive():
    user=input('user>>: ').strip()
    pwd=input('password>>: ').strip()
    return (user,pwd)

​ 函数体为pass代表什么都不做，称之为空函数。定义空函数通常是有用的，因为在程序设计的开始，往往是先想好程序都需要完成什么功能，然后把所有功能都列举出来用pass充当函数体“占位符”，这将使得程序的体系结构立见，清晰且可读性强。例如要编写一个ftp程序，我们可能想到的功能有用户认证，下载，上传，浏览，切换目录等功能，可以先做出如下定义：

def auth_user():
    """user authentication function"""
    pass

def download_file():
    """download file function"""
    pass

def upload_file():
    """upload file function"""
    pass

def ls():
    """list contents function"""
    pass

def cd():
    """change directory"""
    pass

之后我们便可以统筹安排编程任务，有选择性的去实现上述功能来替换掉pass，从而提高开发效率。

插图：恶搞图03

三 调用函数与函数返回值

​ 函数的使用分为定义阶段与调用阶段，定义函数时只检测语法，不执行函数体代码，函数名加括号即函数调用，只有调用函数时才会执行函数体代码

#定义阶段
def foo():
    print('in the foo')
    bar()

def bar():
    print('in the bar')

#调用阶段
foo()

执行结果：

in the foo
in the bar

定义阶段函数foo与bar均无语法错误，而在调用阶段调用foo()时，函数foo与bar都早已经存在于内存中了，所以不会有任何问题。

插图：恶搞图04

按照在程序出现的形式和位置，可将函数的调用形式分为三种：

#1、语句形式：
foo()

#2、表达式形式：
m=my_min(1,2) #将调用函数的返回值赋值给x
n=10*my_min(1,2) #将调用函数的返回值乘以10的结果赋值给n

# 3、函数调用作为参数的形式：
# my_min（2，3）作为函数my_min的第二个参数，实现了取1,2,3中的较小者赋值给m
m=my_min(1，my_min（2，3）)

若需要将函数体代码执行的结果返回给调用者，则需要用到return。return后无值或直接省略return，则默认返回None，return的返回值无类型限制，且可以将多个返回值放到一个元组内。

>>> def test(x,y,z):
...     return x,y,z #等同于return (x,y,z)
... 
>>> res=test(1,2,3)
>>> print(res)
(1, 2, 3)

return是一个函数结束的标志,函数内可以有多个return，但只执行一次函数就结束了，并把return后定义的值作为本次调用的结果返回。