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定义函数

函数是一段有名称、可以重复调用的代码。把一项任务定义成函数，可以减少重复代码，并让程序更容易阅读、测试和维护。

本文使用 Python 3.10 及以上版本。读完后，你应该能够：

  • 使用 def 定义和调用函数；
  • 区分打印结果与返回结果；
  • 理解局部作用域、函数对象和嵌套函数；
  • 使用文档字符串与类型注解说明函数用途。

定义并调用第一个函数​

使用 def 关键字定义函数：

def greet():
    print("你好，Python！")


greet() # 你好，Python！

这段代码包含两个阶段：

  1. def greet(): 创建函数，并把它绑定到名称 greet；
  2. greet() 调用函数，函数体才会真正执行。

函数定义的基本结构如下：

def 函数名(参数列表):
    函数体
    return 返回值
  • 函数名后必须有圆括号和冒号；
  • 函数体必须缩进，通常使用 4 个空格；
  • 参数和 return 都可以省略；
  • 函数体暂时没有内容时，可以使用 pass 占位。
def todo():
    pass

函数名应该表达行为​

Python 函数名通常使用小写字母和下划线，即 snake_case 风格：

def calculate_total():
    pass


def send_email():
    pass

名称应说明函数“做什么”。calculate_total 比 handle 更具体，is_valid、has_permission 等名称则适合返回布尔值的判断函数。

函数名必须遵守变量命名规则，不能以数字开头，也不能使用 for、class 等关键字。不要用 list、str、sum 等名称覆盖常用内置对象。

参数让函数接收数据​

函数可以通过参数接收调用方提供的数据：

def greet(name):
    return f"你好，{name}！"


message = greet("小林")
print(message) # 你好，小林！

定义中的 name 是形参，调用时传入的 "小林" 是实参。参数的种类、默认值和传递规则将在“函数的参数”一文中详细介绍。

使用 return 返回结果​

return 把计算结果交给调用方，并立即结束本次函数调用：

def absolute(number):
    if number >= 0:
        return number
    return -number


result = absolute(-8)
print(result) # 8

返回值可以被保存、参与运算，也可以继续传给其他函数：

print(absolute(-3) + 10) # 13

打印不等于返回​

print() 只负责把内容显示到终端，return 才会把值交给调用方：

def show_total(left, right):
    print(left + right)


result = show_total(2, 3) # 先输出 5
print(result)             # 再输出 None

没有执行到 return 的函数会返回 None。需要复用计算结果时，应返回数据，而不是只打印数据。

返回多个值​

逗号分隔的多个返回值会被组合成元组：

def get_min_max(numbers):
    return min(numbers), max(numbers)


lowest, highest = get_min_max([8, 3, 12])
print(lowest, highest) # 3 12

函数实际上只返回了一个元组，左侧的两个变量通过解包分别接收其中的值。相关数据较多或含义不够明显时，返回字典、数据类或其他对象会更清晰。

函数体中的变量作用域​

函数内部创建的变量通常是局部变量，只能在本次调用中使用：

def calculate_price():
    subtotal = 100
    discount = 20
    return subtotal - discount


print(calculate_price()) # 80
# print(subtotal)        # NameError

函数可以读取外层变量：

tax_rate = 0.06


def add_tax(price):
    return price * (1 + tax_rate)

如果在函数内给同名变量赋值，Python 默认把它视为新的局部变量：

count = 10


def reset_count():
    count = 0
    return count


print(reset_count()) # 0
print(count)         # 10

global 可以声明要修改模块级变量，但它会增加隐藏状态，使函数更难测试。通常更推荐通过参数接收数据并返回新值：

def increment(count):
    return count + 1


count = increment(count)

定义发生在运行时​

Python 从上到下执行模块。执行到 def 时才创建函数对象，因此调用通常要放在定义之后：

def main():
    print("程序开始")


main()

函数体中的名称会在函数被调用时查找，所以函数可以调用定义在模块后面的另一个函数，但必须等相关定义都执行完再开始调用：

def main():
    show_message()


def show_message():
    print("准备完成")


main()

函数也是对象​

函数可以像字符串或列表一样赋值给变量、放入容器、作为实参传递或作为返回值返回：

def double(number):
    return number * 2


operation = double
print(operation(5)) # 10

注意 double 与 double() 的区别：前者表示函数对象，后者表示调用函数并取得结果。

把函数传给另一个函数，是回调和高阶函数的基础：

numbers = [3, 1, 2]
numbers.sort(key=absolute)
print(numbers) # [1, 2, 3]

嵌套函数和闭包​

函数可以定义在另一个函数内部。内部函数通常只服务于外层函数：

def format_user(name):
    def clean(text):
        return text.strip().title()

    return clean(name)


print(format_user("  alice ")) # Alice

内部函数还可以记住外层函数中的变量，这种组合称为闭包：

def make_multiplier(factor):
    def multiply(number):
        return number * factor

    return multiply


triple = make_multiplier(3)
print(triple(4)) # 12

如果内部函数需要修改外层函数的局部变量，要使用 nonlocal。不过共享可变状态容易增加理解成本，简单场景优先返回新值。

使用文档字符串说明用途​

函数体的第一条字符串字面量是文档字符串（docstring）：

def area_of_rectangle(width, height):
    """计算并返回矩形面积。"""
    return width * height

可以通过 help(area_of_rectangle) 或 area_of_rectangle.__doc__ 查看它。简短函数用一句话说明用途即可；公共函数还可补充参数、返回值、异常和示例。

注释通常解释某段实现为什么这样写，文档字符串则说明函数提供什么能力。函数本身足够清楚时，不必重复代码内容。

使用类型注解表达接口​

类型注解可以说明参数和返回值的预期类型：

def calculate_average(scores: list[float]) -> float:
    return sum(scores) / len(scores)

注解能帮助编辑器、读者和类型检查工具理解代码，但 Python 默认不会在运行时强制检查它：

def repeat(text: str, times: int) -> str:
    return text * times

类型注解不是输入校验。来自用户、文件或网络的数据仍需在运行时验证。

简短函数与 lambda​

lambda 可以创建只包含一个表达式的匿名函数：

words = ["pear", "fig", "watermelon"]
words.sort(key=lambda word: len(word))

它适合一次性的简短操作。逻辑需要多行、文档、类型注解或复用时，应使用普通 def，并给函数起清楚的名称。

程序入口的常见写法​

可执行模块通常把主流程放进 main()，再判断模块是否被直接运行：

def main():
    print("运行主程序")


if __name__ == "__main__":
    main()

直接执行文件时，条件成立；其他模块导入该文件时，函数会被定义，但 main() 不会自动运行。这能避免导入行为与主程序执行混在一起。

常见错误​

忘记调用括号​

result = calculate_price   # 函数对象
result = calculate_price() # 函数调用结果

缩进不一致​

函数体必须保持一致缩进。不要混用制表符和空格，否则可能产生 IndentationError 或意外的代码层级。

在 return 后继续写有效逻辑​

def example():
    return "完成"
    print("不会执行")

return 后的同层代码不可达，应删除或调整控制流程。

一个函数承担太多职责​

同时读取文件、处理数据、打印结果并发送网络请求的函数很难复用和测试。可以按职责拆分成多个小函数，让输入和输出更明确。

练习​

  1. 定义 is_even(number)，判断整数是否为偶数并返回布尔值。
  2. 定义 convert_minutes(minutes)，返回由小时和剩余分钟组成的元组。
  3. 为计算圆面积的函数添加文档字符串和类型注解。
  4. 定义 make_prefixer(prefix)，返回一个能给文本添加前缀的闭包。
  5. 把一个包含输入、计算和输出的长函数拆成三个职责单一的函数。

小结​

  • def 创建函数，调用时才执行函数体；函数体通过缩进确定范围。
  • 参数接收输入，return 返回结果并结束调用；没有返回值时结果为 None。
  • 局部变量只在函数中可见，优先通过参数和返回值传递数据。
  • 函数是对象，可以赋值、传递和返回；嵌套函数可以形成闭包。
  • 文档字符串描述用途，类型注解表达预期接口，但不会自动完成运行时校验。
  • 清晰的函数名称和单一职责比追求复杂写法更重要。