Python中的函数和作用域

Python中的函数和作用域

1. 函数

1.1 函数的简介

当我们在重复使用某一功能时，我们可能会写很多重复的代码，例如我们求圆的周长，当圆的直径改变时，是不是我们又要重新写一遍计算过程呢？如果涉及到很复杂的过程，而下次使用仅仅改变参数，那么我们还有必要重复这一过程吗？

这时我们可以利用函数来解决这一问题。一个功能就像黑盒一样，我们不需要知道它是怎么工作的，我们只要知道接口（输入，输出）即可使用。

例如 Python 的内置函数 print 我们只要知道它需要我们提供哪些参数，以及它会给我们怎样的输出即可。这就是所谓的 抽象 ，我们不知道工作原理，但也能使用它。所以我们可以写一个函数（黑盒），设置直径为输入，周长为输出，当函数写好后，我们只要输入直径即可，不用考虑函数内部是如何计算的，我们得到输出后，继续做我们想做的事情。

当我们想做一道菜时，有人负责洗菜，有人切菜，有人炒菜，将这些人的工作合在一起，就完成了做菜这个任务，这就是 分解 的思想，我们将这个任务看成是函数，许多函数在一起完成了一件比较大的事情。

可以简单理解一块可重复使用的代码，我们称之为 函数(function) ，当我们调用函数时，这个函数才会执行。

1.2 函数的特征

• 名称
• 参数 (0 或 多个)
• 有docstring (可选，但是建议有，注释的意思)
• 函数体
• 返回一些值

以下是定义一个函数简单的例子，注意函数内要有四个空格的缩进，如果没有返回值的话，会默认返回 None :

#def是用来定义函数的关键字
#is_even是函数的名称
#i是参数（参数可以是任何类型）
#三个引号括起来的是docstring
#docstring下面的语句是函数体
#return后的是返回值
def is_even( i ):
    """
    Input: i是一个正的int类型
    Returns True 如果 i 是偶数, 否则返回 False
    """
    print("inside is_even")
    return i%2 == 0
#调用函数，并用a接收返回值
a = is_even(2)
print(a)

2. 作用域

2.1 形参和实参

首先我们先不涉及编程。高中的函数 y = f(x) ，这个x就相当于是形参，指一种抽象，将我们用 f(3) 的时候，这个 3 就是实参了，就是实际我们使用的值，形参和实参大致就是这个意思，不要搞混了。例如:

def f( x ):#x是形参
    x = x + 1
    print('in f(x): x =', x)
    return x
#以下是调用函数
x = 3#初始化x
z = f( x )#调用函数，传入实参，将返回值给z

2.2 函数作用域

利用 pythontutor 网站对代码的执行进行可视化，我把所有步骤都截了下来，先看图，右侧反映了变量的变化情况。

可以看到函数内是一个作用域，外面是访问不到的（一般情况）。当进入一个函数时，一个新的作用域就被创建了。函数内的 x 和外面的 x 不是一个 x ， x 是不可变量，这和之后的 list 等数据类型不一样，之后再说。

• 函数里可以访问外面的变量
• 函数里不可以修改外部定义的变量

以下是是几个例子，如果有不清楚，可以进入 www.pythontutor.com（我推荐的代码可视化网站）中尝试运行。

第一个例子，在外边定义了一个 x ，但是在f内又定义了一个 x ，这两个 x 不是一个 x ，函数内部使用的 x 是函数内部定义的。

def f(y):
    x = 1
    x += 1
    print(x)
x = 5
f(x)
print(x)

第二个例子，在 g 中使用的 x 是外部定义的 x

def g(y):
    print(x)
    print(x + 1)
x = 5
g(x)
print(x)

第三个例子，会报错，不能在内部修改外部的值， UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

def h(y):
    x += 1
x = 5
h(x)
print(x)