1.4　函数

在程序中，同一段代码可能要多次用到。如果代码由混杂冗余的流程控制语句组成，则可读性会变差。为提高代码的重用率及应用的模块性，Python提供了函数这一程序结构。函数是为了提高编程的效率而定义的一种代码部件，将需要重复使用的代码封装并加以注释，使用时可直接调用，并且不需要探究源码。使用函数这一工具，可以给编程带来很大的便利。

本节将介绍Python中与函数相关的知识，包括内置函数、自定义函数与匿名函数。

1.内置函数

内置函数是安装Python后无须调用任何库即可直接使用的函数，这些函数提供了编程所需的最基础的功能。Python中的内置函数多且全面，按属性和功能差异可以分为数据对象相关函数、数学计算函数、str相关函数、序列对象相关函数、I/O功能函数及查询与判断函数等。Python常用内置函数如表1-35所示。

2.自定义函数

除内置函数外，Python也支持用户自定义函数，可以提高编程效率。自定义函数对代码的阅读者也有好处，只需知道如何正确地传递参数、函数将返回什么样的值，就可以充分利用封装起来的复杂逻辑，从而增强代码的可读性与可用性。

（1）def语句

在Python中，一般使用def语句自定义函数。def语句的首行包括标识符def、函数名和圆括号，任何传入的参数都放在圆括号中；之后为函数的执行体，以冒号起始，换行缩进；如果函数有返回值，则以return表达式结束函数，不带return表达式的情况相当于返回None值；执行体的内容不能为空，至少要用pass来表示空语句，否则函数将无法执行。

def语句的基本语法格式如下。

def function(par1, par2, …): 
    suite 
    return expression 

def语句的参数及说明如表1-36所示。

def可以视作创建函数的一个声明，该函数将创建名为function的函数；函数可以传入par1、par2等参数，并代入执行语句suite；expression是一段可执行代码，程序最终返回其执行结果。def语句中可以不包含suite，要对传入参数进行的操作可以放在expression中。

函数中的return语句用于返回结果对象，一旦遇到return语句，函数就执行完毕，并将结果返回，既使return后还有语句，也不会被执行，因此可以用不包含内容的return表达式结束函数。函数可以没有返回值，可以有一个返回值，也可以有多个返回值，返回值的数据类型也没有限制。

例如，使用def语句创建一个幂运算函数，如代码1-5所示。

使用def语句创建的自定义函数的输入与输出设定非常灵活，参数和返回值都可以有或没有，也可以有单个或多个参数或者返回值。尽管函数可以有多个返回值，但是实际上此时函数返回的是一个tuple。

（2）参数

参数的名称和位置一旦被确定，函数的接口定义就完成了。除正常定义的必选参数外，还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数，这使得函数定义的接口不仅可以处理复杂的参数，还能简化调用者的代码。在函数体内部的参数列表中，可以预先定义某些参数的值，称为默认参数。与之相应，非默认参数为不在函数体内预先给定默认值的参数。Python不允许带默认值的参数定义在没有默认值的参数之前，因为这样写是有歧义的。在Python中，函数的参数主要有三大类，如表1-37所示。

函数的参数不需要声明数据类型，这也有一定的弊端，程序员可能会因不清楚参数的数据类型而输入错误的参数。所以自定义函数时，一般在开头注明函数的用途、输入和输出。

例如，使用def语句定义一个含有位置参数、默认参数、不定数量的位置参数和不定数量的关键字参数的自定义函数，示例如代码1-6所示。

由代码1-6可以发现参数放置的排列规律：默认参数必须放在非默认参数的后面，不定数量的位置参数需要放在位置参数后面，而不定数量的关键字参数需放在最后。

3.匿名函数

有时，不需要显式地定义函数，创建匿名函数可能会更加方便。所谓匿名函数，即没有具体名称的函数。在Python中，可以使用lambda语句来创建匿名函数，lambda的主体是一个表达式，而不是一个代码块，其函数体比使用def语句创建的简单很多。

使用lambda语句创建匿名函数的基本语法格式如下。

f = lambda par1, …, parn : exp 

lambda语句的参数及说明如表1-38所示。

在lambda语句中，冒号前是函数参数，多个函数使用逗号分隔，冒号右边是返回值。创建匿名函数时不需要写return表达式，返回值是exp表达式代入参数后的结果，允许传入多个参数，但只能有一个返回值。匿名函数也是一个函数对象，因此可以把匿名函数赋值给一个变量，再利用变量调用该函数。

使用lambda语句创建匿名函数有一些优势：编写脚本时可以省去定义函数的过程，使代码变得精简；对于一些抽象的不会在其他地方复用的函数，给一个函数命名也是难题（需要避免重名），创建匿名函数则不需要考虑函数命名的问题。例如，使用lambda语句创建一个求平方的匿名函数，如代码1-7所示。

lambda语句中的表达式可以含有结构语句，但比较受限制，多于两条分支的结构无法嵌入。构建包含分支结构的lambda语句示例如代码1-8所示。