函數(shù)

1. 函數(shù)的定義

由若干語句組成的語句塊、函數(shù)名稱、參數(shù)列表構成，它是組織代碼的最小單元。

完成一定的功能。

函數(shù)也是對象，python把函數(shù)的默認值放在了屬性中，這個屬性就伴隨著這個函數(shù)對象的整個生命周期。

2. 函數(shù)的作用

• 結構化編程是對代碼的最基本的<font color = red >封裝</font>，一般按照功能組織一段代碼。
• 封裝的目的是為了<font color = red >復用</font>，減少冗余代碼。
• 代碼更加簡潔美觀，可讀易懂。

3. 函數(shù)的分類：

內(nèi)建函數(shù)；庫函數(shù)；自建函數(shù)

4. 函數(shù)的定義、調用

定義

def語句定義函數(shù)

def 函數(shù)名（參數(shù)列表）：

函數(shù)體（代碼塊）

[return 返回值]

定義中的參數(shù)列表成為形式參數(shù)，只是一種符號表達，簡稱形參。

定義需要在調用前，否則會拋出NameError異常。

調用

函數(shù)定義，只是聲明了一個函數(shù)，它不會被指執(zhí)行，需要調用。

調用的方式，就是函數(shù)名加上小括號，括號內(nèi)寫上參數(shù)。

調用時寫的參數(shù)時實際參數(shù)，是實實在在傳入的值，簡稱實參

傳參時位置參數(shù)要放在關鍵字參數(shù)前面。

參數(shù)傳遞：不可變類型，傳遞副本給函數(shù)，函數(shù)內(nèi)操作不影響原始值

       可變類型，傳遞的是地址引用，函數(shù)內(nèi)操作可能影響原始值

定義形參和傳遞實參時候的注意事項

1. 參數(shù)調用時傳入的參數(shù)要和定義的個數(shù)相匹配，可變參數(shù)例外
2. 定義時，缺省參數(shù)要放在非缺省參數(shù)前。
3. 定義時加* ：可變位置參數(shù)：可以收集位置參數(shù)傳入的所有參數(shù)，收集多個實參為一個tuple?？勺兾恢脜?shù)不能用關鍵字傳參。
4. 形參加**：可變關鍵字參數(shù)，只能用關鍵字傳參?？勺冴P鍵字參數(shù)，收集的實參名稱和值組成一個字典，所以可修改。
5. 函數(shù)名也是標識符，返回值也是值，函數(shù)是可調用的對象，callable(函數(shù)名) -> True。
6. 混合使用參數(shù)的時候，可變參數(shù)要放到參數(shù)列表的最后，普通參數(shù)要放到參數(shù)列表的最前面，可變位置參數(shù)發(fā)要放在可變關鍵字參數(shù)的前面。
7. keyword-only參數(shù)：如果在一個可變位置參數(shù)后面，出現(xiàn)了普通參數(shù)，此時這個普通參數(shù)已經(jīng)變成了一個keyword-only參數(shù)
8. 參數(shù)列表參數(shù)一般順序是，普通參數(shù)、缺省參數(shù)、可變位置參數(shù)、keyword-only參數(shù)（可帶缺省值）、可變關鍵字參數(shù)。
9. 參數(shù)解構：
   • 給函數(shù)提供實參的時候，可以在集合類型前使用*或者**，把集合類型的結構解開，提取出所有元素作為函數(shù)的實參。
   • 非字典類型使用*解構成位置參數(shù)
   • 字典類型使用**解構成關鍵字參數(shù)
   • 提取出來的元素數(shù)目要和參數(shù)的要求匹配，也要和參數(shù)的類型匹配。

5.函數(shù)的返回值

python函數(shù)使用return語句返回“返回值”。

所有函數(shù)都有返回值。如果沒有return語句，隱式調用return None。

return語句并不一定是函數(shù)的語句塊的最后一條語句

return語句只能執(zhí)行一次，執(zhí)行完，函數(shù)結束，當前return后面的語句就不會再運行了。所以函數(shù)一次只能返回一個值，不能返回多個值，但是可以返回容器，容器里面包含多個值。（return [1,3,5]是指明返回一個列表，是一個列表對象；return 1,3,5看似返回多個值，隱式的被python封裝成一個元組）

作用：結束函數(shù)調用、返回值。

函數(shù)的嵌套

函數(shù)有可見范圍。這就是作用域的概念

外層變量作用域在內(nèi)層作用域可見

內(nèi)部函數(shù)不能在外部直接使用，會拋NameError異常，因為它不可見。

6. 作用域

一個標識符的可見范圍，這就是標識符的作用域。一般常說的是變量的作用域。

全局作用域：在整個函數(shù)運行環(huán)境中都可見。

局部作用域：在函數(shù)、類內(nèi)部可見；局部變量的使用范圍不能超過其所在的局部作用域。

例子：

a = 5
def foo():
    a += 1

foo()
---------------------------------------------------------------------------
UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

報錯原因：

a += 1其實就是a = a + 1,a = 5是全局的變量，雖然能在內(nèi)部函數(shù)foo中可見，但是在foo函數(shù)內(nèi)部出現(xiàn)了 a = ，出現(xiàn)等號就是即賦值即重新定義，那么=的右邊作為賦值的內(nèi)容 ：a+1,但在函數(shù)中，此時的a已經(jīng)算是重新定義了一個局部變量，而不是用外面的全局變量，但是此時a還沒有完成賦值就被拿來進行加1操作，所以才會報錯。

解決辦法：

在這條語句前增加x=0之類的賦值語句，或者使用global 告訴內(nèi)部作

用域，去全局作用域查找變量定義

默認值的作用域

函數(shù)名.__defaults__屬性：使用元組來保存所有位置參數(shù)默認值，它不會因為在函數(shù)體中使用了它而發(fā)生了變化。

函數(shù)名.__kwdefaults__屬性：使用字典保存所有keyword-only參數(shù)的默認值。

使用可變類型（引用參數(shù)）作為默認值，就有可能修改這個默認值。

使用按需修改,例子。

def foo(xyz=[], u='abc', z=123):
    xyz = xyz[:] # 影子拷貝
    xyz.append(1)
    print(xyz)

foo()
print(foo.__defaults__)
foo([10])
print(foo.__defaults__)
foo([10,5])
print(foo.__defaults__)

# 函數(shù)體內(nèi)，不改變默認值
# 使用影子拷貝創(chuàng)建一個新的對象，永遠不能改變傳入的參數(shù)
# xyz都是傳入?yún)?shù)或者默認參數(shù)的副本，如果就想修改原參數(shù)，無能為力

def foo(xyz=None, u='abc', z=123):
    if xyz is None:
        xyz = []
    xyz.append(1) 
    print(xyz)

# 使用不可變類型默認值
# 如果使用缺省值None就創(chuàng)建一個列表
# 如果傳入一個列表，就修改這個列表

全局變量global

使用global關鍵字的變量，將函數(shù)內(nèi)的定義的局部變量聲明成全局變量。

如果函數(shù)需要使用外部全局變量，請使用函數(shù)的形參傳參解決。

盡量不使用

nonlocal關鍵字

nonlocal將變量標記為不再本地作用域定義，而在<font color =red>上一級的某一級</font>局部作用域中定義，但不能是全局作用域中定義。

7.<font color = blue>閉包</font>

自由變量：未在本地作用域中定義的變量，例如定義在內(nèi)層函數(shù)外的外層函數(shù)的作用域中的變量

<font color = red >閉包</font>：是一概念，是嵌套函數(shù)中，指的是在內(nèi)層函數(shù)中引用到外層函數(shù)的自由變量，就形成了閉包。

8.變量名解析原則LEGB

• Local，本地作用域、局部作用域的local命名空間。函數(shù)調用時創(chuàng)建，調用結束消亡。

• Enclosing，Python2.2時引入了嵌套函數(shù)，實現(xiàn)了閉包，這個就是嵌套函數(shù)的外部函數(shù)的命名空間。

• Global，全局作用域，即一個模塊的命名空間。模塊被import時創(chuàng)建，解釋器退出時消亡。

• Build-in，內(nèi)置模塊的命名空間，生命周期從python解釋器啟動時創(chuàng)建到解釋器退出時消亡。例如 print(open)，print和open都是內(nèi)置的變量。

函數(shù)變量作用域：級別：Built_in(內(nèi)建) > Global(全局) > Enclosing（封裝）> local(本地)

9.函數(shù)的銷毀

全局函數(shù)銷毀

1. 重新定義同名函數(shù)
2. del 語句刪除函數(shù)對象名稱，函數(shù)對象的引用計數(shù)減1
3. 程序結束時

def foo(xyz=[], u='abc', z=123):
    xyz.append(1)
    return xyz
print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)
def foo(xyz=[], u='abc', z=123):
    xyz.append(1)
    return xyz
print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)
del foo
print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)

局部函數(shù)銷毀

1. 重新在上級作用域定義同名函數(shù)
2. del 語句刪除函數(shù)名稱，函數(shù)對象的引用計數(shù)減1
3. 上級作用域銷毀時

def foo(xyz=[], u='abc', z=123):
    xyz.append(1)
    def inner(a=10):
        pass
    print(inner)
    def inner(a=100):
        print(xyz)
    print(inner)
    return inner
bar = foo()
print(id(foo),id(bar), foo.__defaults__, bar.__defaults__)
del bar
print(id(foo),id(bar), foo.__defaults__, bar.__defaults__)

10.遞歸函數(shù)

函數(shù)是需要壓棧的，棧和線程相關。

11.匿名函數(shù)

沒有名字的函數(shù)，python借助lamdba表達式構建匿名函數(shù)。

參數(shù)列表不需要小括號。

冒號是用來區(qū)分參數(shù)列表和表達式的。

不需要return，表達式的值，就是匿名函數(shù)返回值。

lambda表達式（匿名函數(shù)）只能寫在一行上，被成為單行函數(shù)。

用途：在高階函數(shù)傳參時，使用lambda表達式，往往能簡化代碼

格式：lambda 參數(shù)列表：表達式

   lambda x :  x**2

   (lambda x :  x**2) ()  #調用

12.高階函數(shù)

參時是一個函數(shù)，或者輸出一個函數(shù)

13.裝飾器

裝飾器本質上是一個 Python 函數(shù)或類。

它可以讓其他函數(shù)或類在不需要做任何代碼修改的前提下增加額外功能，裝飾器的返回值也是一個函數(shù)/類對象。它經(jīng)常用于有切面需求的場景，比如：插入日志、性能測試、事務處理、緩存、權限校驗等場景，裝飾器是解決這類問題的絕佳設計。有了裝飾器，我們就可以抽離出大量與函數(shù)功能本身無關的雷同代碼到裝飾器中并繼續(xù)重用。概括的講，裝飾器的作用就是為已經(jīng)存在的對象添加額外的功能。

多裝飾器的函數(shù)執(zhí)行順序，由底向上

14.參數(shù)注解

文檔注解：函數(shù)內(nèi)的最前面，使用三個雙引號

函數(shù)注解：

• python3.5引入
• 對函數(shù)的參數(shù)進行類型注解
• 對函數(shù)的返回值進行類型注解
• 只對函數(shù)參數(shù)做一個輔助的說明，并不對函數(shù)參數(shù)進行類型檢查
• 提供給第三方工具，做代碼分析，發(fā)現(xiàn)隱藏的bug
• 函數(shù)注解的信息，保存在__annotations__屬性中

變量注解：python3.6引入

函數(shù)參數(shù)類型檢查

思路：

• 函數(shù)參數(shù)的檢查，一定是在函數(shù)外
• 函數(shù)應該作為參數(shù)，傳入到檢查函數(shù)中
• 檢查函數(shù)拿到函數(shù)傳入的實際參數(shù)，與形參聲明對比
• __annotations__屬性是一個字典，其中包括返回值類型的聲明，加入要位置參數(shù)的判斷，無法和字典中的聲明對應，使用inspect模塊

inspect模塊：提取獲取對象信息的函數(shù)，可以檢查函數(shù)和類、類型檢查

• inspect.isfunction(add) , 是否是函數(shù)
• inspect.ismethod(add) , 是否是類的方法
• inspect.isgenerator(add) , 是否是生成器對象
• inspect.isgeneratorfunction(add) , 是否是生成器函數(shù)
• inspect.isclass(add) ， 是否是類
• inspect.ismodule(inspect) , 是否是模塊
• inspect.isbuiltin(print) , 是否是內(nèi)建對象

signature(callable)，獲取簽名（函數(shù)簽名包含了一個函數(shù)的信息，包括函數(shù)名，它的參數(shù)類型，它的所在的類和名稱空間及其他信息）

Parameter對象

保存在元組中

輸入屬性：inspect.signature.parameters.annotation/name/kind/default

返回屬性：inspect.signature.return_annotation

當不知道該方法下面有多少屬性的時候，可以先用type查看該它的類型，然后通過導入模塊，使用參數(shù)注解的方式來查看。