0基础学Python之十：函数初探（上）

Hi 大家好，我是王可乐，欢迎大家和我一起 0 基础学 Python。前面几节课程，可乐给大家介绍了数据类型，字符串等相关的内容。

在前面的课程中，我们虽然还没有深入讲解，但是大家已经看到过不少函数的例子。例如，在讲字符串的内容时，可乐提到了我们能用 Python 的内置函数 print() 来打印字符串，可以用内置函数 ord() 和 chr() 来进行字符和编码的转换，并且我们还可以调用不少字符串类型支持的函数，例如 startswith()、count() 等来进行字符串操作。也许大家会有疑问，那么函数究竟是什么呢？我又该怎么知道有哪些函数可以用呢？今天，可乐就来给大家讲解一下 Python 中函数的初步知识。

一听到函数，可能大家的第一反应是咱们从中学就开始学习的数学函数。常见的数学函数表达式是 y = f(x)，其中，x 是函数的输入值，f 是函数的代号，而 y 则是函数运算后的输出值。根据不同的 x，计算出不同的 y，并且在平面直角坐标系中画图，这应该是大家对中学数学印象深刻的记忆之一。事实上，编程语言中函数的概念，和中学数学中所提到的函数概念有异曲同工之处。

简单地说，编程语言中的函数，实际上是一个代码片段。它的存在主要是为了满足几个需求：

第一、代码的重用。在我们的日常工作中，有很多工作是重复性的，这些工作往往能通过制作专门的工具，或者由专人负责来提高效率。比如说：洗衣机就是针对洗衣服这个重复性工作而设计的机器。我们在写代码的时候也是这样，有很多代码片段实现的功能，我们可能会重复用到。这种情况下，我们可以把代码放到函数里，任何地方，甚至是别人需要用到这个功能时，直接调用函数就可以了。

第二，封装性。封装性也是使用函数带来的一个好处。设想一下，我们在使用洗衣机的时候，不需要知道洗衣机是怎么设计的，只需要知道面板上的按钮怎么操作，就能使用洗衣机愉快地洗衣服了。我们在使用函数的时候也是这样，只需要知道函数需要输入什么数据，以及输出结果的含义怎么理解就可以了，不需要理解函数内部的逻辑。这样，我们就更容易快速地利用别人的成果，站在巨人的肩膀上，写出满足自己功能需求的程序 。

第三，由于前两个特性，有效使用函数的程序，会更加易于维护和更新。这对于程序员来说真是太重要了。设想一个场景，假设你平均每天写100行代码，要知道，这已经是一个非常高产的程序员了哦，一个月就得写两千多行代码。结果一个月后，你已经忘记了之前自己是怎么写的这些代码了。不要惊讶，这种事情常常发生哦。但是如果你之前的代码逻辑都被划分成了一个个函数，每个函数又有比较好的注释的话，那么你在看自己之前的代码时会感觉轻松愉快。否则，你可能会有一种想掐死自己的冲动 :-) 自己的代码自己都看不懂，更别说让别人来维护你的代码了。

好了，说了那么多，我们先来自己写一个小函数试试看吧：

这个函数非常简单，我们再来看一下。首先，def 是一个关键词，告诉 Python 我们将要开始定义一个函数；随后，add3 是函数名，大家可以自己定义，和变量命名的规则一样，可以使用字母、数字、下划线，由于下划线开头的函数名在 Python 里通常有特殊的作用，所以我们一般以字母开头。这里，我们给函数起名叫 add3，就是三个数相加的意思。函数名后面的括号里是函数的参数，a, b, c 被称为形式参数，简称形参。在这个例子里，我们的函数接受三个参数。

注意右括号后的冒号。和 IF 语句、WHILE 语句、FOR 语句等类似，冒号意味着后面的代码需要缩进，我们还是用四个空格作为缩进。函数内部的代码称作函数体，这个函数的函数体里只有一条语句，就是返回传入的三个参数的和。关键字 return 意味着把后面表达式的值作为返回值，返回给函数调用方。另外要注意的是，如果是在 Python Shell 里测试写函数，在函数定义输入完成之后，要再打一个回车，出现三个尖括号提示符才算函数定义完毕。

定义好函数后就可以使用了。我们的例子里，调用 add3 函数时传入了参数 1，2，3。这些参数被称为实际参数，简称实参。调用函数后，实参会赋值给对应的形参，也就是 1 赋给 a，2 赋给 b，3 赋给 c。大家可以看到，函数返回了 6，符合我们的预期。

除了按照顺序将实参赋予形参，我们还可以直接使用形参的名字来进行参数传递。例如我们的 add3 函数还可以这样使用：

我们直接在传递参数时使用形参的名字来赋值，使得参数传递的情况更加清晰了。值得注意的是，使用这种参数传递方式，我们可以忽略函数定义中形参的顺序，使用起来更加灵活。

此外，Python 函数还有一些其他有用的特性。

首先，函数可以设置默认参数。比如说咱们的这个函数例子里，需要传入三个参数，a, b, c，但是在某些场景中，某个参数并不常变化，这样我们可以在定义函数时，设置一个默认参数。即，如果这个参数有数据传入，则在函数计算时使用传入的值，否则就使用默认的值。我们再来看一个例子，这次我们只稍稍修改一下 add3 函数：

在上面的新函数 add3 中，我们通过在参数列表中指定 c=10 来设置参数 c 的默认值为 10。然后，我们在调用函数的时候，可以只传入两个数值，对应a, b两个变量，此时函数默认 c 的值就是 10。而如果我们调用函数的时候传入三个参数，1, b=2, c=3，那么函数就会使用我们传入的数字 3 作为 c 的值了。

函数的所有参数都可以有默认值，但是我们在定义函数默认值的时候，必须遵循从后向前的原则。即，有默认值的参数后面不能出现没有默认值的参数。比如，我们在 add3 这个函数里定义里，如果 c 没有默认值，而 b 有默认值的话，函数定义时 Python 解释器会报错。

我们看到，这里发生了一个语法错误，Syntax Error。

接下来，可乐给大家介绍一个程序设计中的重要概念：作用域。我们先来看一个例子。

大家可以看到，虽然函数体里并没有定义变量 d，但这段代码Python解释器没有报错，说明解释器认为这是一段语法正确的代码。显然函数在计算时使用了我们在函数外部定义的 d = 10，最终，a+b+c+d = 24，也符合大家的预期。现在我们来修改一下函数。

这段代码片段中，总共有两个变量 d。一个是函数外部定义的变量 d，值为 10；另一个是我们给函数 add4 增加的参数 d，这里 d 的默认值是 0。当我们用参数 a = 1, b = 3 来调用 add4 函数时，显然 add4 返回了 1, 3, c=10 和 d=0 四个数的加和，也就是 14。这时，我们在函数外部定义的变量 d 并没有发挥作用。

在 Python 里，我们把上面 d=10 这样的变量称为全局变量。全局变量的作用域是定义语句之后的整个程序。它能在所有在它后面定义的函数中访问。所以在第一段代码中，尽管 add3 函数中并不存在 d，但是在 add3 函数中还是能访问已经定义好的全局变量 d = 10。

但是，函数 add4 有一个名为 d 的参数，这个 d 被称为局部变量，他的作用域是这个函数内。在这个作用域里，局部变量 d 的优先级比全局变量 d 要高。所以在 add4 函数里，参加返回值 a+b+c+d 计算的 d 为 0。而在函数外访问变量 d 时，d 仍然为 10。

这就是编程中的作用域问题，它不仅存在于函数中，也存在于一切有缩进的语法里，如条件语句，循环语句等。这方面的细节可乐后续还会讲到。大家在后续编程的过程要非常注意作用域的问题，不然可能会出现一些奇怪的 Bug。可乐的建议是，大家在给变量取名的时候要特别小心，避免出现两个重叠的作用域中出现两个相同名字变量的问题。

最后，上面这些函数里，return 后面的表达式是函数的返回值，每次调用时函数都会把返回值返回。注意，只要一执行到 return 语句，函数就会立即返回。也就是说如果你在 return 语句后面还写了其他语句，这些语句是执行不到的。

如，这个例子，“We cannot get here.” 这句话是无法打印出来的，因为函数在此之前已经通过return 语句返回了。此外，函数还可以不返回任何东西。如果你调用一个不返回值的函数来给一个变量赋值，那么这个变量最后会是 None，即，函数没有返回任何内容。另一方面，函数其实也可以返回多个值，只需要用逗号分隔即可，返回的多个值会被保存在一个元组中。

好了，本节课的内容我们就先介绍到这里。今天我们初步地讲解了函数相关的知识，包括函数的作用，函数的参数，变量的作用域，函数的返回值等。今天下课以后，希望大家试着自己写一写小的函数，实践一下参数默认值，函数返回值等知识点。

下节课开始，可乐会为大家讲一些有趣的复杂数据类型。欢迎大家关注我们的公众号“可乐编程”，如果你觉得课程内容比较有趣，请转发给你的朋友们哦，可乐感谢大家的支持，我们下次课再见！

往期课程：

《0基础学Python之九：循环语句（下）》

《0基础学Python之八：循环语句（上）》

《0基础学Python之七：条件语句》