一、函数返回值
先看几个例子
# return 语句之后可以执行么？
def showplus(x):
print(x)
return x + 1
print('~~end~~')
showplus(5)
# 多条 return 语句都会执行么？
def showplus(x):
print(x)
return x + 1
return x + 2
showplus(5)
# 下例多个 return 可执行么？
def guess(x):
if x > 3:
return "> 3"
else:
return "<= 3"
print(guess(10))
# 下面函数执行的结果是什么
def fn(x):
for i in range(x):
if i > 3:
return i
else:
print("{} is not greater than 3".format(x))
print(fn(5)) # 打印 4
print(fn(3)) # 打印 None
总结
- Python 函数使用
return语句返回 “返回值” - 所有函数都有返回值，若没有
return语句，隐式调用return None -
return语句并不一定是函数的语句块的最后一条语句 - 一个函数可存在多个
return语句，但只有一条可被执行，若没有一条returm语句被执行，隐式调用return None - 若有必要，可显示调用
return None，可简写为return - 若函数执行了
return语句，函数就会返回，当前被执行的return语句之后的其他语句就不会被执行了 - 返回值的作用：结束函数调用、返回 “返回值”
能够一次返回多个值么？
def showvalues():
return 1, 3, 5
showvalues()
- 函数不能同时返回多个值
-
return 1, 3, 5看似返回多个值，隐式的被python封装成了一个 元组 -
x, y, z = showlist()使用解构提取返回值更为方便
二、函数 作用域
2.1 作用域
一个标识符的可见范围，这就是标识符的作用域，一般常说的是变量的作用域
def foo():
x = 100
print(x) # 可以访问到么？
上例中 x 不可被访问到，会抛出异常 NameError: name 'y' is not defined，原因在于函数是一个封装，它会开辟一个 作用域，x 变量被限制在这个作用域中，所以在函数外部 x 变量 不可见
注意：每一个函数都会开辟一个作用域
2.2 作用域分类
- 全局作用域
- 在整个程序运行环境中都可见
- 全局作用域中的变量称为全局变量
- 局部作用域
- 在函数、类等内部可见
- 局部作用域中的变量称为局部变量，其使用范围不能超过其所在局部作用域
# 局部变量
def fn1():
x = 1 # 局部作用域，x 为局部变量，使用范围在 fn1 内
def fn2():
print(x)
print(x)
# 全局变量
x = 5 # 全局变量，也在函数外定义
def foo():
print(x)
foo()
- 一般来讲外部作用域变量在函数内部可见，可以使用
- 反过来，函数内部的局部变量，不能在函数外部看到
2.3 函数嵌套
在一个函数中定义了另一个函数
def outer():
def inner():
print("inner")
print("outer")
inner()
outer() # 可行么？
inner() # 可行么？
内部函数 inner 不能在外部直接使用，会抛 NameError 异常，因为它在函数外部不可见
其实， inner 不过就是一个标识符，就是一个函数 outer 内部定义的变量而已
嵌套结构作用域
对比下面嵌套结构，代码执行的效果
def outer1():
o = 65
def inner():
print("inner {}".format(o))
print(chr(o))
inner()
print("outer {}".format(o))
outer1()
def outer2():
o = 65
def inner():
o = 97
print("inner {}".format(o))
print(chr(o))
inner()
print("outer {}".format(o))
outer2()
从执行的结果来看
- 外层变量在内部作用域可见
- 内层作用域
inner中，若定义了o = 97，相当于在当前函数inner作用域中 重新定义了一个新的变量o，但 这个o并不能覆盖外部作用域outer2中的变量o，只不过对于inner函数来说，其只能可见自己的作用域中定义的变量o了
2.4 一个复制语句的问题
再看下例
仔细观察函数 2 返回的错误指向 x += 1，原因是什么呢？
x = 5
def foo():
x += 1
foo() # 报错如下
原因分析
-
x += 1其实是x = x + 1 - 相当于在
foo内部定义了一个局部变量x，那么foo内部所有x都是这个局部变量x了 -
x = x + 1相当于使用了局部变量x，但是这个x还没有完成赋值，就被右边拿来做加 1 操作了
如何解决这个常见问题？
2.5 global 语句
x = 5
def foo():
global x # 全局变量
x += 1
print(x)
foo()
- 使用
global关键字的变量，将foo内的x声明为使用 外部的全局作用域 中定义的x - 全局作用域中必须有
x的定义
若全局作用域中没有 x 定义会怎样？
注意，下面实验若在 ipython、jupyter 中做，上下文运行环境中有可能有 x 的定义，稍微不注意，就测试不出效果
# 有错么？
def foo():
global x
x += 1
print(x)
foo()
# 有错么？
def foo():
global x
x = 10
x += 1
print(x)
foo()
print(x) # 可以么？
使用 global 关键字定义的变量，虽然在 foo 函数中声明，但是这将告诉当前 foo 函数作用域，这个 x 变量将使用外部全局作用域中的 x
即使实在 foo 中又写了 x=10，也不会在 foo 这个局部作用域中定义局部变量 x 了
使用了 global，foo 中的 x 不再是局部变量了，它是全局变量
总结
-
x+=1这种是特殊形式产生的错误的原因？先应用后赋值，而 Python 动态语言是赋值才算定义，才能被引用。解决办法，在这条语句前增加x=0之类的赋值语句，或使用global告诉内部作用域，去全局作用域查找变量定义 - 内部作用域使用
x = 10之类的赋值语句会重新定义局部作用域使用的变量x，但是，一旦这个作用域宠使用global声明x为全局的，那么x=5相当于在为全局作用域的变量x赋值
global 使用原则
- 外部作用域变量会在内部作用域可见，但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用，因为函数的目的就是为了封装，尽量与外界隔离
- 若函数需要使用外部全局变量，请尽量使用函数的形参定义，并在调用传实参解决
- 一句话：不用
global。学些它就是为了深入理解变量作用域
2.6 闭包
自由变量：未在本地作用域中定义的变量，例如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量
闭包：就是一个概念，出现在嵌套函数中，至的是 内层函数引用到了外层函数的自由变量，就形成了闭包。
def counter():
c = [0]
def inc():
c[0] += 1
return c[0]
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
c = 100
print(foo())
上例代码分析
- 第七行会执行
counter()并 返回inc对应的函数对象，注意这个函数对象并不释放，因为有foo记住 - 第四行会报错么？
- 不会报错，因为修改的是
counter()的本地变量c中index为 0 的元素的值，而不是重新定义c变量
- 不会报错，因为修改的是
- 第八行打印什么结果？
- 打印
1 2
- 打印
- 第十行打印什么结果？
- 打印
3 - 第九行的
c和counter中的c不一样，而inc()引用的是自由变量counter()中的变量c
- 打印
这是 Python 2 中实现闭包的方式，Python 3 还可使用 nonlocal 关键字
def counter():
count = 0
def inc():
count += 1
return count
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
上例一定出错，使用 global 可解决
def counter():
global count
count = 0
def inc():
global count
count += 1
return count
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
上例使用 global 解决，这是全局变量的实现，而不是闭包了
若对这个普通变量使用闭包，Python 3 中可使用 nonlocal 关键字
2.7 nonlocal 语句
nonlocal：将变量标记为不在本地作用域定义，而是在 上级的某一级局部作用域 中定义，但 不能是全局作用域 中定义
def counter():
count = 0
def inc():
nonlocal count # 声明变量 count 不是本地变量
count += 1
return count
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
count 是外层函数的局部变量，被内部函数引用
内部函数使用 nonlocal 关键字声明 count 变量在上级作用域而非本地作用域中定义
代码中内层函数应用外部局部作用域中的自由变量，形成闭包
上例是错误的，nonlocal 声明变量 a 不在当前作用域，但是往外就是全局作用域了，所以报错
三、默认值的作用域
为何第二次调用 foo() 打印的值 [1, 1]
- 因为函数也是对象，每个函数定义被执行后，就生成一个函数对象和函数名这个标识符关联
- Python 把函数的默认值放在了函数对象的属性中，这个属性就伴随着这个函数对象的整个生命周期
- 查看
foo.__defaults__属性为元祖
def foo(xyz=[], m=123, n='abc'):
xyz.append(1)
print(xyz)
print(id(foo), foo.__defaults__)
foo()
print(id(foo), foo.__defaults__)
foo()
print(id(foo), foo.__defaults__)
函数地址并没有变，就是说 foo() 这个函数对象没有变过，调用它，他的属性 __defaults__ 中使用元祖保存默认值 xyz 的默认值为引用类型，引用类型的元素变动，并不是元祖的变化
# 非引用类型缺省值
def foo(xyz, m=123, n='abc'):
m = 456
n = 'def'
print(xyz)
print(foo.__defaults__)
foo('rookie')
print(foo.__defaults__)
属性 __defaults__ 中使用元祖保存所有位置参数默认值，不会因为在函数体内改变了局部变量（形参）的值而发生改变
# keyword-only 参数的缺省值
def foo(xyz, m=123, *, n='abc', t=[1, 2]):
m = 456
n = 'def'
t.append(300)
print(xyz, m, n, t)
print(foo.__defaults__, foo.__kwdefaults__)
foo('rookie')
print(foo.__defaults__, foo.__kwdefaults__)
属性 __defaults__ 中使用元组保存所有位置参数默认值
属性 __kwdefaults__ 中使用字典保存所有 keyword-only 参数的默认值
def x(a=[]):
a += [5]
print(x.__defaults__)
x()
x()
print(x.__defaults__)
def y(a=[]):
a = a = [5]
print(y.__defaults__)
y()
y()
print(y.__defaults__)
输出结果不一致
-
+表示两个列表合并并返回一个新列表 -
+=表示就地修改一个列表，在其后追加一个列表。就是extend方法
四、变量名解析原则 LEGB
- Local，本地作用域、局部作用域的
local命名空间。函数调用时创建，调用结束消亡 - Enclosing，Python 2.2 时引入了嵌套函数，实现了闭包，这个就是嵌套函数的外部函数的命名空间
- Global，全局作用域，即一个模块的命名空间。模块被
import时创建，解释器退出时消亡 - Build-in，内置模块的命名空间，生命周期从 Python 解释器启动时创建到解释器退出时消亡。例如
print(open)，print和open都是内置的变量
所以一个名词的查找顺序就是 LEGB
五、函数的销毁
- 定义一个函数就是生成一个函数对象，函数名指向的就是函数对象
- 可使用
del语句删除函数，使其引用计数减一 - 可使用同名标识符覆盖原有定义，本质上也是使其引用计数减一
- Python 程序结束时，所有对象销毁
- 函数也是对象，也不例外，是否销毁，还是看引用计数是否减为 0
