【知识点】第5章：函数和代码复用

知识点整理

函数的基本使用

函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组。

函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组，用函数名来表示并通过函数名进行功能调用。函数也可以看作是一段具有名字的子程序，可以在需要的地方调用执行，不需要在每个执行的地方重复编写这些语句。每次使用函数可以提供不同的参数作为输入，以实现对不同数据的处理；函数执行后，还可以反馈相应的处理结果。

函数能够完成特定功能，与黑盒类似，对函数的使用不需要了解函数内部实现原理，只要了解函数的输入输出方式即可。严格地说，函数是一种功能抽象。有些函数是用户自己编写的，称为自定义函数；Python安装包也自带了一些函数和方法，包括Python内置的函数（如abs()、eval()）、Python标准库中的函数（如math库中的sqrt()）等。

使用函数主要有两个目的：降低编程难度和代码重用。

函数的定义

Python使用 def 保留字定义一个函数，语法形式如下：

• 函数名可以是任何有效的Python标识符；
• 参数列表是调用该函数时传递给它的值，可以有零个、一个或多个，当传递多个参数时各参数由逗号分隔，当没有参数时也要保留圆括号。函数定义中参数列表里面的参数是形式参数，简称为 “形参”；
• 函数体是函数每次被调用时执行的代码，由一行或多行语句组成；
• 当需要返回值时，使用保留字return和返回值列表，否则函数可以没有return语句，在函数体结束位置将控制权返回给调用者；

函数的调用

函数调用的一般形式如下：

参数列表中给出要传入函数内部的参数，这类参数称为实际参数，简称为 “实参”。

程序调用一个函数需要执行以下4个步骤。

1. 调用程序在调用处暂停执行；
2. 在调用时将实参复制给函数的形参；
3. 执行函数体语句；
4. 函数调用结束给出返回值，程序回到调用前的暂停处继续执行。

函数的参数传递

函数可以定义可选参数、使用参数的位置或名称传递参数值，根据函数中变量的不同作用域有不同的函数返回值方式。

参数类型：1. 带有默认值的参数

在定义函数时，如果有些参数存在默认值，即部分参数不一定需要调用程序输入，可以在定义函数时直接为这些参数指定默认值。当函数被调用时，如果没有传入对应的参数值，则使用函数定义时的默认值替代。

参数类型：2. 可变数量的参数

在函数定义时，也可以设计可变数量参数，通过在参数前增加星号（*）实现。带有星号的可变参数只能出现在参数列表的最后。调用时，这些参数被当作元组类型传递到函数中。

vfunc()函数定义了可变参数b，调用vfunc()函数时输入的(2,3,4,5)被当作元组传递给b，与a累加后输出。

参数的传递：位置/名称传递

函数调用时，实参默认采用按照位置顺序的方式传递给函数，例如dup("knock~",4)中第一个实参默认赋值给形参string，第二个实参赋值给形参times。当参数较多时，这种调用参数的方式可读性较差。

举例：

对于函数 func，它的一个实际调用如下：

存在问题：如果仅看实际调用而不看函数定义，很难理解这些输入参数的含义。在规模稍大的程序中，函数定义可能在函数中，也可能与调用相距甚远，带来的可读性较差。

为了解决上述问题，Python提供了按照形参名称输入实参的方式，此时函数调用如下：

由于调用函数时指定了参数名称，所以参数之间的顺序可以任意调整。

函数的返回值

return 语句用来退出函数并将程序返回到函数被调用的位置继续执行。return 语句可以同时将0个、1个或多个函数运算后的结果返回给函数被调用处的变量。

函数可以没有return，此时函数并不返回值。函数也可以用return返回多个值，多个值以元组类型保存。

函数对变量的作用

一个程序中的变量包含两类：全局变量和局部变量。

• 全局变量指在函数之外定义的变量，一般没有缩进，在程序执行全过程有效。
• 局部变量指在函数内部使用的变量，仅在函数内部有效，当函数退出时变量将不存在。

这个例子说明，当函数执行完退出后，其内部变量将被释放。

如果希望让func()函数将n当作全局变量，需要在变量n使用前显式声明该变量为全局变量。

代码复用和模块化设计

程序由一系列代码组成，如果代码是顺序但无组织的，不仅不利于阅读和理解，也很难进行升级和维护。因此，需要对代码进行抽象，形成易于理解的结构。当代编程语言从代码层面采用函数和对象两种抽象方式，分别对应面向过程和面向对象编程思想。

函数是程序的一种基本抽象方式，它将一系列代码组织起来通过命名供其他程序使用。函数封装的直接好处是代码复用，任何其他代码只要输入参数即可调用函数，从而避免相同功能代码在被调用处重复编写。代码复用产生了另一个好处，当更新函数功能时，所有被调用处的功能都被更新。

面向过程是一种以过程描述为主要方法的编程方式，该方法要求程序员列出解决问题所需要的步骤，然后用函数将这些步骤一步一步实现，使用时依次建立并调用函数或编写语句即可。面向过程编程是一种基本且自然的程序设计方法，函数通过将步骤或子功能封装实现代码复用并简化程序设计难度。

对象是程序的一种高级抽象方式，它将程序代码组织为更高级别的类。对象包括表征对象特征的属性和代表对象操作的方法。例如，汽车是一个对象，其颜色、轮胎数量、车型是属性，代表汽车的静态值；前进、后退、转弯等是方法，代表汽车的动作和行为。在程序设计中，如果<a>代表对象，获取其属性<b>采用<a>.<b>，调用其方法<c>采用<a>.<c>()。对象的方法具有程序功能性，因此采用函数形式封装。简单地，对象是程序拟解决计算问题的一个高级别抽象，它包括一组静态值(属性)和一组函数(方法)。从代码行数角度来看，对象和函数都使用了一个容易理解的抽象逻辑，但对象可以凝聚更多代码。因此，面向对象编程更适合代码规模较大，交互逻辑复杂的程序。

递归

函数定义中调用函数自身的方式形成递归。

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练习题

判断题

1. 函数必须有返回语句。（×）
2. 函数使用保留字 global 声明全局变量。（√）
3. 函数定义中调用函数自身的方式形成递归。（√）
4. 函数内定义的变量默认为全局变量。（×）

简答题

说说你对函数或者程序模块化设计的理解？

言之有理即可。

填空题

1. Python 使用 ___ 关键字定义函数。（def）
2. Python 函数使用 ___ 关键字返回函数值。（return）
3. Python 函数在返回多个值时使用 ___ 数据类型。（元组）

选择题

1.以下哪个关键字用于定义Python函数？
A. def
B. function
C. define
D. func
​​答案：A​​

2.Python函数中，return语句的作用是？
A. 终止函数执行
B. 返回一个值并退出函数
C. 打印输出结果
D. 循环执行函数
​​答案：B​​

3.以下哪个是函数的正确调用方式？
A. my_function()
B. call my_function
C. function my_function
D. run my_function
​​答案：A​​