函數(shù)(2)

在上一節(jié)中，已經(jīng)明確了函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)和初步的調(diào)用方法。但是，上一節(jié)中寫的函數(shù)，還有點(diǎn)缺憾，不知道讀者是否覺察到了。我把結(jié)果是用 print 語句打印出來的。這是實(shí)際編程中廣泛使用的嗎？肯定不是。因?yàn)楹瘮?shù)在編程中，起到一段具有抽象價(jià)值的代碼作用，一般情況下，用它得到一個(gè)結(jié)果，這個(gè)結(jié)果要用在其它的運(yùn)算中。所以，不能僅僅局限在把某個(gè)結(jié)果打印出來。所以，函數(shù)必須返回一個(gè)結(jié)果。

結(jié)論：函數(shù)要有返回值，也必須有返回值。

返回值

為了能夠說明清楚，先編寫一個(gè)函數(shù)。還記得斐波那契數(shù)列嗎？我打算定義一個(gè)能夠得到斐波那契數(shù)列的函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)任意的數(shù)列。你先想想，要怎么寫？

參考代碼：

#!/usr/bin/env Python
# coding=utf-8

def fibs(n):
    result = [0,1]
    for i in range(n-2):
        result.append(result[-2] + result[-1])
    return result

if __name__ == "__main__":
    lst = fibs(10)
    print lst

把含有這些代碼的文件保存為名為 20202.py 的文件。在這個(gè)文件中，首先定義了一個(gè)函數(shù)，名字叫做 fibs，其參數(shù)是輸入一個(gè)整數(shù)。在后面，通過 lst = fibs(10) 調(diào)用這個(gè)函數(shù)。這里參數(shù)給的是 10，就意味著要得到 n=10 的斐波那契數(shù)列。

運(yùn)行后打印數(shù)列：

$ python 20202.py
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

當(dāng)然，如果要換 n 的值，只需要在調(diào)用函數(shù)的時(shí)候，修改一下參數(shù)即可。這才體現(xiàn)出函數(shù)的優(yōu)勢呢。

觀察 fibs 函數(shù)，最后有一個(gè)語句 return result，意思是將變量 result 的值返回。返回給誰呢？一般這類函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，要通過類似 lst = fibs(10) 的語句，那么返回的那個(gè)值，就被變量 lst 貼上了，通過 lst 就能得到該值。如果沒有這個(gè)賦值語句，雖然函數(shù)照樣返回值，但是它飄忽在內(nèi)存中，我們無法得到，并且最終還被當(dāng)做垃圾被 Python 回收了。

注意：上面的函數(shù)之返回了一個(gè)返回值（是一個(gè)列表），有時(shí)候需要返回多個(gè)，是以元組形式返回。

>>> def my_fun():
...     return 1,2,3
... 
>>> a = my_fun()
>>> a
(1, 2, 3)

有的函數(shù)，沒有 renturn，一樣執(zhí)行完畢，就算也干了某些活兒吧。事實(shí)上，不是沒有返回值，也有，只不過是 None。比如這樣一個(gè)函數(shù)：

>>> def my_fun():
...     print "I am doing somthin."
... 

我在交互模式下構(gòu)造一個(gè)很簡單的函數(shù)，注意，我這是構(gòu)造了一個(gè)簡單函數(shù)，如果是復(fù)雜的，千萬不要在交互模式下做。如果你非要做，是能嘗到苦頭的。

這個(gè)函數(shù)的作用就是打印出一段話。也就是執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，就能打印出那段話，但是沒有 return。

>>> a = my_fun()
I am doing somthin.

我們再看看那個(gè)變量 a，到底是什么

>>> print a
None

這就是這類只干活兒，沒有 return 的函數(shù)，返回給變量的是一個(gè) None。這種模樣的函數(shù)，通常不用上述方式調(diào)用，而采用下面的方式，因?yàn)樗麄兎祷氐氖?None，似乎這個(gè)返回值利用價(jià)值不高，于是就不用找一個(gè)變量來接受返回值了。

>>> my_fun()
I am doing somthin.

特別注意那個(gè) return，它還有一個(gè)作用。觀察下面的函數(shù)和執(zhí)行結(jié)果，看看能不能發(fā)現(xiàn)它的另外一個(gè)作用。

>>> def my_fun():
...     print "I am coding."
...     return
...     print "I finished."
... 
>>> my_fun()
I am coding.

看出玄機(jī)了嗎？在函數(shù)中，本來有兩個(gè) print 語句，但是中間插入了一個(gè) return，僅僅是一個(gè) return。當(dāng)執(zhí)行函數(shù)的時(shí)候，只執(zhí)行了第一個(gè) print 語句，第二個(gè)并沒有執(zhí)行。這是因?yàn)榈谝粋€(gè)之后，遇到了 return，它告訴函數(shù)要返回，即中斷函數(shù)體內(nèi)的流程，離開這個(gè)函數(shù)。結(jié)果第二個(gè) print 就沒有被執(zhí)行。所以，return 在這里就有了一個(gè)作用，結(jié)束正在執(zhí)行的函數(shù)。有點(diǎn)類似循環(huán)中的 break 的作用。

函數(shù)中的文檔

“程序在大多數(shù)情況下是給人看的，只是偶爾被機(jī)器執(zhí)行以下?！彼裕瑢懗绦虮仨氁獙懽⑨?。前面已經(jīng)有過說明，如果用 # 開始，Python 就不執(zhí)行那句（Python 看不到它，但是人能看到），它就作為注釋存在。

除了這樣的一句之外，一般在每個(gè)函數(shù)名字的下面，還要寫一寫文檔，以此來說明這個(gè)函數(shù)的用途。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

def fibs(n):
    """
    This is a Fibonacci sequence.
    """
    result = [0,1]
    for i in range(n-2):
        result.append(result[-2] + result[-1])
    return result

if __name__ == "__main__":
    lst = fibs(10)
    print lst

在這個(gè)函數(shù)的名稱下面，用三個(gè)引號的方式，包裹著對這個(gè)函數(shù)的說明，那個(gè)就是函數(shù)文檔。

還記得在《自省》那節(jié)中，提到的__doc__嗎？對于函數(shù)，它的內(nèi)容就來自這里。

>>> def my_fun():
...     """
...     This is my function.
...     """
...     print "I am a craft."
... 
>>> my_fun.__doc__
'\n    This is my function.\n    '

如果在交互模式中用 help(my_fun) 得到的也是三個(gè)引號所包裹的文檔信息。

Help on function my_fun in module __main__:

my_fun()
    This is my function.

參數(shù)和變量

參數(shù)

雖然在上一節(jié)，已經(jīng)知道如何通過函數(shù)的參數(shù)傳值，如何調(diào)用函數(shù)等。但是，這里還有必要進(jìn)一步討論參數(shù)問題。在別的程序員嘴里，你或許聽說過“形參”、“實(shí)參”、“參數(shù)”等名詞，到底指什么呢？

在定義函數(shù)的時(shí)候（def 來定義函數(shù)，稱為 def 語句），函數(shù)名后面的括號里如果有變量，它們通常被稱為“形參”。調(diào)用函數(shù)的時(shí)候，給函數(shù)提供的值叫做“實(shí)參”，或者“參數(shù)”。

其實(shí)，根本不用區(qū)分這個(gè)，因?yàn)闆]有什么意義，只不過類似孔乙己先生知道茴香豆的茴字有多少種寫法罷了。但是，我居然碰到過某公司面試官問這種問題。

在本教程中，把那個(gè)所謂實(shí)參，就稱之為值（或者數(shù)據(jù)、或者對象），形參就籠統(tǒng)稱之為參數(shù)（似乎不很合理，但是接近數(shù)學(xué)概念）。

比較參數(shù)和變量

參數(shù)問題就算說明白了，糊涂就糊涂吧，也沒有什么關(guān)系。不過，對于變量和參數(shù)，這兩個(gè)就不能算糊涂賬了。因?yàn)樗菀鬃屓撕苛恕?/p>

在數(shù)學(xué)的函數(shù)中 y = 3x + 2,那個(gè)x叫做參數(shù)，也可以叫做變量。但是，在編程語言的函數(shù)中，與此有異。

先參考一段來自微軟網(wǎng)站的比較高度抽象，而且意義涵蓋深遠(yuǎn)的說明。我摘抄過來，看官讀一讀，是否理解，雖然是針對VB而言的，一樣有啟發(fā)。

參數(shù)和變量之間的差異 (Visual Basic)

多數(shù)情況下，過程必須包含有關(guān)調(diào)用環(huán)境的一些信息。執(zhí)行重復(fù)或共享任務(wù)的過程對每次調(diào)用使用不同的信息。此信息包含每次調(diào)用過程時(shí)傳遞給它的變量、常量和表達(dá)式。

若要將此信息傳遞給過程，過程先要定義一個(gè)形參，然后調(diào)用代碼將一個(gè)實(shí)參傳遞給所定義的形參。 您可以將形參當(dāng)作一個(gè)停車位，而將實(shí)參當(dāng)作一輛汽車。 就像一個(gè)停車位可以在不同時(shí)間停放不同的汽車一樣，調(diào)用代碼在每次調(diào)用過程時(shí)可以將不同的實(shí)參傳遞給同一個(gè)形參。

形參表示一個(gè)值，過程希望您在調(diào)用它時(shí)傳遞該值。

當(dāng)您定義 Function 或 Sub 過程時(shí)，需要在緊跟過程名稱的括號內(nèi)指定形參列表。對于每個(gè)形參，您可以指定名稱、數(shù)據(jù)類型和傳入機(jī)制（ByVal (Visual Basic) 或 ByRef (Visual Basic)）。您還可以指示某個(gè)形參是可選的。這意味著調(diào)用代碼不必傳遞它的值。

每個(gè)形參的名稱均可作為過程內(nèi)的局部變量。形參名稱的使用方法與其他任何變量的使用方法相同。

實(shí)參表示在您調(diào)用過程時(shí)傳遞給過程形參的值。調(diào)用代碼在調(diào)用過程時(shí)提供參數(shù)。

調(diào)用 Function 或 Sub 過程時(shí)，需要在緊跟過程名稱的括號內(nèi)包括實(shí)參列表。每個(gè)實(shí)參均與此列表中位于相同位置的那個(gè)形參相對應(yīng)。

與形參定義不同，實(shí)參沒有名稱。每個(gè)實(shí)參就是一個(gè)表達(dá)式，它包含零或多個(gè)變量、常數(shù)和文本。求值的表達(dá)式的數(shù)據(jù)類型通常應(yīng)與為相應(yīng)形參定義的數(shù)據(jù)類型相匹配，并且在任何情況下，該表達(dá)式值都必須可轉(zhuǎn)換為此形參類型。

看官如果硬著頭皮看完這段引文，發(fā)現(xiàn)里面有幾個(gè)關(guān)鍵詞：參數(shù)、變量、形參、實(shí)參。本來想弄清楚參數(shù)和變量，結(jié)果又冒出另外兩個(gè)東東，更混亂了。請稍安勿躁，本來這段引文就是有點(diǎn)多余，但是，之所以引用，就是讓列位開闊一下眼界，在編程業(yè)界，類似的東西有很多名詞。下次聽到有人說這些，不用害怕啦，反正自己聽過了。

在 Python 中，沒有這么復(fù)雜。

看完上面讓人暈頭轉(zhuǎn)向的引文之后，再看下面的代碼，就會豁然開朗了。

>>> def add(x):     #x 是參數(shù)，準(zhǔn)確說是形參
...     a = 10      #a 是變量
...     return a+x  #x 就是那個(gè)形參作為變量，其本質(zhì)是要傳遞賦給這個(gè)函數(shù)的值
... 
>>> x = 3           #x 是變量，只不過在函數(shù)之外
>>> add(x)          #這里的 x 是參數(shù)，但是它由前面的變量 x 傳遞對象 3
13
>>> add(3)          #把上面的過程合并了
13

至此，看官是否清楚了一點(diǎn)點(diǎn)。當(dāng)然，我所表述不正確之處或者理解錯(cuò)誤之處，也請看官不吝賜教，小可作揖感謝。

其實(shí)沒有那么復(fù)雜。關(guān)鍵要理解函數(shù)名括號后面的東東（管它什么參呢）的作用是傳遞值。

全局變量和局部變量

下面是一段代碼，注意這段代碼中有一個(gè)函數(shù) funcx()，這個(gè)函數(shù)里面有一個(gè)變量 x=9，在函數(shù)的前面也有一個(gè)變量 x=2

x = 2

def funcx():
    x = 9
    print "this x is in the funcx:-->",x

funcx()
print "--------------------------"
print "this x is out of funcx:-->",x

那么，這段代碼輸出的結(jié)果是什么呢？看：

this x is in the funcx:--> 9
--------------------------
this x is out of funcx:--> 2

從輸出看出，運(yùn)行 funcx()，輸出了 funcx() 里面的變量 x=9；然后執(zhí)行代碼中的最后一行，print "this x is out of funcx:-->",x

特別要關(guān)注的是，前一個(gè) x 輸出的是函數(shù)內(nèi)部的變量 x;后一個(gè) x 輸出的是函數(shù)外面的變量 x。兩個(gè)變量彼此沒有互相影響，雖然都是 x。從這里看出，兩個(gè) x 各自在各自的領(lǐng)域內(nèi)起到作用。

把那個(gè)只在函數(shù)體內(nèi)（某個(gè)范圍內(nèi)）起作用的變量稱之為局部變量。

有局部，就有對應(yīng)的全部，在漢語中，全部變量，似乎有歧義，幸虧漢語豐富，于是又取了一個(gè)名詞：全局變量

x = 2
def funcx():
    global x    #跟上面函數(shù)的不同之處
    x = 9
    print "this x is in the funcx:-->",x

funcx()
print "--------------------------"
print "this x is out of funcx:-->",x

以上兩段代碼的不同之處在于，后者在函數(shù)內(nèi)多了一個(gè) global x，這句話的意思是在聲明 x 是全局變量，也就是說這個(gè) x 跟函數(shù)外面的那個(gè) x 同一個(gè)，接下來通過 x=9 將 x 的引用對象變成了 9。所以，就出現(xiàn)了下面的結(jié)果。

this x is in the funcx:--> 9
--------------------------
this x is out of funcx:--> 9

好似全局變量能力很強(qiáng)悍，能夠統(tǒng)帥函數(shù)內(nèi)外。但是，要注意，這個(gè)東西要慎重使用，因?yàn)橥菀讕碜兞康膿Q亂。內(nèi)外有別，在程序中一定要注意的。

命名空間

這是一個(gè)比較不容易理解的概念，特別是對于初學(xué)者而言，似乎它很飄渺。我在維基百科中看到對它的定義，不僅定義比較好，連里面的例子都不錯(cuò)。所以，抄錄下來，幫助讀者理解這個(gè)名詞。

命名空間（英語：Namespace）表示標(biāo)識符（identifier）的可見范圍。一個(gè)標(biāo)識符可在多個(gè)命名空間中定義，它在不同命名空間中的含義是互不相干的。這樣，在一個(gè)新的命名空間中可定義任何標(biāo)識符，它們不會與任何已有的標(biāo)識符發(fā)生沖突，因?yàn)橐延械亩x都處于其它命名空間中。

例如，設(shè) Bill 是 X 公司的員工，工號為 123，而 John 是 Y 公司的員工，工號也是 123。由于兩人在不同的公司工作，可以使用相同的工號來標(biāo)識而不會造成混亂，這里每個(gè)公司就表示一個(gè)獨(dú)立的命名空間。如果兩人在同一家公司工作，其工號就不能相同了，否則在支付工資時(shí)便會發(fā)生混亂。

這一特點(diǎn)是使用命名空間的主要理由。在大型的計(jì)算機(jī)程序或文檔中，往往會出現(xiàn)數(shù)百或數(shù)千個(gè)標(biāo)識符。命名空間（或類似的方法，見“命名空間的模擬”一節(jié)）提供一隱藏區(qū)域標(biāo)識符的機(jī)制。通過將邏輯上相關(guān)的標(biāo)識符組織成相應(yīng)的命名空間，可使整個(gè)系統(tǒng)更加模塊化。

在編程語言中，命名空間是對作用域的一種特殊的抽象，它包含了處于該作用域內(nèi)的標(biāo)識符，且本身也用一個(gè)標(biāo)識符來表示，這樣便將一系列在邏輯上相關(guān)的標(biāo)識符用一個(gè)標(biāo)識符組織了起來。許多現(xiàn)代編程語言都支持命名空間。在一些編程語言（例如 C++ 和 Python）中，命名空間本身的標(biāo)識符也屬于一個(gè)外層的命名空間，也即命名空間可以嵌套，構(gòu)成一個(gè)命名空間樹，樹根則是無名的全局命名空間。

函數(shù)和類的作用域可被視作隱式命名空間，它們和可見性、可訪問性和對象生命周期不可分割的聯(lián)系在一起。

顯然，用“命名空間”或者“作用域”這樣的名詞，就是因?yàn)橛辛撕瘮?shù)（后面還會有類）之后，在函數(shù)內(nèi)外都可能有外形一樣的符號（標(biāo)識符），在 Python 中（乃至于其它高級語言），通常就是變量，為了區(qū)分此變量非彼變量（雖然外形一樣），需要用這樣的東西來框定每個(gè)變量所對應(yīng)的值（發(fā)生作用的范圍）。

前面已經(jīng)講過，變量和對象（就是所變量所對應(yīng)的值）之間的關(guān)系是：變量類似標(biāo)簽，貼在了對象上。也就是，通過賦值語句實(shí)現(xiàn)了一個(gè)變量標(biāo)簽對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)對象（值），這種對應(yīng)關(guān)系讓你想起了什么？映射！Python 中唯一的映射就是 dict，里面有“鍵值對”。變量和值得關(guān)系就有點(diǎn)像“鍵”和“值”的關(guān)系。有一個(gè)內(nèi)建函數(shù) vars，可以幫助我們研究一下這種對應(yīng)關(guān)系。

>>> x = 7
>>> scope = vars()
>>> scope['x']
7
>>> scope['x'] += 1
>>> x
8
>>> scope['x']
8

既然如此，誠如前面的全局變量和局部變量，即使是同樣一個(gè)變量名稱。但是它在不同范圍（還是用“命名空間”這個(gè)詞是不是更專業(yè)呢？）對應(yīng)不同的值。

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