一、函數基礎

簡單地說，一個函數就是一組Python語句的組合，它們可以在程序中運行一次或多次運行。Python中的函數在其他語言中也叫做過程或子例程，那么這些被包裝起來的語句通過一個函數名稱來調用。

有了函數，我們可以在很大程度上減少復制及粘貼代碼的次數了（相信很多人在剛開始時都有這樣的體驗）。我們可以把相同的代碼可以提煉出來做成一個函數，在需要的地方只需要調用即可。那么，這樣就提高了代碼的復用率了，整體代碼看起來比較簡練，沒有那么臃腫了。

函數在Python中是最基本的程序結構，用來最大化地讓我們的代碼進行復用；與此同時，函數可以把一個錯綜復雜的系統分割為可管理的多個部分，簡化編程、代碼復用。

接下來我們看看什么是函數，及函數該如何定義。有兩種方式可以進行函數的定義，分別是def及lambda關鍵字。

1. 函數定義

先總結一下為什么要使用函數？

代碼復用最大化及最小化冗余代碼；

過程分解（拆解）。把一個復雜的任務拆解為多個小任務。

函數定義的語法為：

根據上面定義，可以簡單地描述為：Python中的函數是具有0個或多個參數，具有若干行語句并且具有返回值（返回值可有可無）的一個語句塊（注意縮進）。

那么我們就定義一個比較簡單的函數，該函數沒有參數，進入ipython交互式環境：

調用（執行）該函數：

我們發現hello()函數并沒有return語句，在Python中，如果沒有顯式的執行return語句，那么函數的返回值默認為None。

我們說過，定義函數有兩種形式，另外一種形式是使用lambda來定義。使用lambda定義的函數是匿名函數，這個我們在后面的內容進行講解，這里暫且不表。

二、函數參數

定義函數的時候，我們把參數的名字和位置確定下來，函數的接口定義就完成了。對于函數的調用者來說，只需要知道如何傳遞正確的參數，以及函數將返回什么樣的值就夠了，函數內部的復雜的邏輯被封裝起來，調用者無需了解。

Python的函數定義非常簡單，但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選參數外，還可以使用默認參數、可變參數和關鍵字參數，使得函數定義出來的接口，不但能處理復雜的參數，還可以簡化調用者的代碼。

1. 默認參數

默認參數使得API簡潔，但不失靈活性。當一個參數有默認值時，調用時如果不傳遞此參數時，會使用默認值。

默認參數有一個坑，就是非默認參數要放到默認參數的前面（不然Python的解釋器會報語法錯誤）。允許有多個默認參數，但默認參數需要放在參數列表的最后面。

此函數有問題。（函數中的形參是全局變量？lst在append函數中叫lst，但在全局作用域中，我們不知道lst具體叫什么名字。）

修改之后的函數為：

通常來說，當默認參數是可變的時候，需要特別注意作用域的問題，我們需要上述的技巧（不可變的數據類型是值傳遞，可變的數據類型是引用傳遞。）。目前可變的對象為list，dict，set，bytearray。

默認參數很有用，但使用不當，也會掉坑里。默認參數有個最大的坑，演示如下：

當我們正常調用時，結果似乎不錯，

當我們使用默認參數調用時，一開始結果也是對的，

但是，再次調用add_end()時，結果就不對了，

原因解釋如下：

Python函數在定義的時候，默認參數L的值就被計算出來了，即[]，因為默認參數L也是一個變量，它指向對象[]，每次調用該函數，如果改變了L的內容，則下次調用時，默認參數的內容就變了，不再是函數定義時的[]了。

所以，定義默認參數要牢記一點：默認參數必須指向不變對象！

要修改上面的例子，我們可以用None這個不變對象來實現，

為什么要設計str、None這樣的不變對象呢？因為不變對象一旦創建，對象內部的數據就不能修改，這樣就減少了由于修改數據導致的錯誤。此外，由于對象不變，多任務環境下同時讀取對象不需要加鎖，同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程序時，如果可以設計一個不變對象，那就盡量設計成不變對象。

2. 位置參數

我們先寫一個計算x^2的函數：

對于power(x)函數，參數x就是一個位置參數。當我們調用power函數時，必須傳入有且僅有的一個參數x：

現在，如果我們要計算x^3怎么辦呢？可以再定義一個power3函數，但是如果要計算x^4、x^5、x^n，怎么辦？我們不可能定義無限多個函數，我們可以把power(x)修改為power(x, n)，用來計算x^n，說寫就寫：

3. 關鍵字參數

可變參數允許我們傳入0個或任意個參數，這些可變參數在函數調用時自動組裝為一個tuple。而關鍵字參數允許你傳入0個或任意個含參數名的參數，這些關鍵字參數在函數內部自動組裝為一個dict。示例如下：

函數person除了必選參數name和age外，還接受關鍵字參數kwargs。在調用該函數時，可以只傳入必選參數：

也可以傳入任意個數的關鍵字參數：

關鍵字參數有什么用？它可以擴展函數的功能。比如，在person函數里，我們保證能接收到name和age這兩個參數，但是，如果調用者愿意提供更多的參數，我們也能收到。試想你正在做一個用戶注冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關鍵字參數來定義這個函數就能滿足注冊的需求。

和可變參數類似，也可以先組裝出一個dict，然后，把該dict轉換為關鍵字參數傳進去：

4. 位置參數和關鍵字參數

位置參數和關鍵字參數是函數調用時的概念。

當默認參數和關鍵字參數結合起來用的時候，很有用。

關鍵字參數必須寫在位置參數之后，否則會拋出語法錯誤。

位置參數和關鍵字參數可以共存，但是關鍵字參數必須寫到位置參數之后。

5. 可變位置參數

可變位置參數用*定義，在函數體內，可變位置參數是一個元組。

可變位置參數。

在python的函數中，還可以定義可變參數。可變參數就是傳入的參數個數是可變的。

6. 可變關鍵字參數

可變關鍵字參數使用**定義，在函數體內，可變關鍵字參數是一個字典。可變關鍵字參數的key都是字符串，并且符合標識符定義規范。

可變位置參數只能以位置參數的形式調用

可變關鍵字參數只能以關鍵字參數的形式調用

可變位置參數必須在可變關鍵字參數之前

可變參數后置

可變參數不和默認參數一起出現

7. 參數組合

在Python中定義函數，可以用必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數，這4種參數都可以一起使用，或者只用其中某些，但是請注意，參數定義的順序必須是：必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數

比如定義一個函數，包含上述4種參數：

在函數調用的時候，Python解釋器自動按照參數位置和參數名把對應的參數傳進去。

最神奇的是通過一個tuple和dict，我們也可以調用該函數：

所以，對于任意函數，都可以通過類似func(*args, **kwargs)的形式調用它，無論它的參數是如何定義的。

8. 參數解構

參數解構發生在函數調用時，可變參數發生函數定義的時候。參數解構分為兩種形式，一種是位置參數解構，另一種是關鍵字參數解構。

參數結構的兩種形式：

位置參數解構，使用一個星號。解構的對象為可迭代對象，解構的結果為位置參數。

關鍵字參數解構，使用兩個星號。解構的對象為字典，解構的結果為關鍵字參數。

位置參數解構的一個例子：

接下來看字典解構的例子：

參數解構發生在函數調用時。解構的時候，線性結構的解構是位置參數，字典解構是關鍵字參數。

傳參的順序：位置參數，線性結構解構；關鍵字參數，字典解構。盡量的少的同時使用兩種解構，除非你真的知道在做什么。

9. 參數槽(keyword-only參數)

Python3中引入的。

如果要強制傳入的參數為關鍵字參數：

參數槽通常和默認參數搭配使用。

幾個例子：

參數槽之坑：

*之后必須有參數

非命名參數有默認值時，命名參數可以沒有默認值

默認參數應該在每段參數的最后

使用參數槽時，不能使用可變位置參數，可變關鍵之參數必須放在命名參數之后

三、高級用法

1. 遞歸函數

在函數內部，可以調用其他函數。如果一個函數在內部調用自身本身，這個函數就是遞歸函數。

遞歸函數

使用遞歸函數的優點是邏輯簡單清晰，缺點是過深的調用會導致棧溢出。

針對尾遞歸優化的語言可以通過尾遞歸防止棧溢出。尾遞歸事實上和循環是等價的，沒有循環語句的編程語言只能通過尾遞歸實現循環。

2. 匿名函數lambda

python 使用 lambda 來創建匿名函數。

lambda只是一個表達式，函數體比def簡單很多。

lambda的主體是一個表達式，而不是一個代碼塊。僅僅能在lambda表達式中封裝有限的邏輯進去。

lambda函數擁有自己的名字空間，且不能訪問自有參數列表之外或全局名字空間里的參數。

雖然lambda函數看起來只能寫一行，卻不等同于C或C++的內聯函數，后者的目的是調用小函數時不占用棧內存從而增加運行效率。

實例展示

3. Python函數中的多態

一個操作的意義取決于被操作對象的類型：

四、總結

Python的函數具有非常靈活的參數形態，既可以實現簡單的調用，又可以傳入非常復雜的參數。

默認參數一定要用不可變對象，如果是可變對象，運行會有邏輯錯誤！

要注意定義可變參數和關鍵字參數的語法：

*args是可變參數，args接收的是一個tuple；

**kwargs是關鍵字參數，kwargs接收的是一個dict。

以及調用函數時如何傳入可變參數和關鍵字參數的語法：

可變參數既可以直接傳入：func(1, 2, 3)，又可以先組裝list或tuple，再通過*args傳入：func(*(1, 2, 3))；

關鍵字參數既可以直接傳入：func(a=1, b=2)，又可以先組裝dict，再通過kwargs傳入：func({'a': 1, 'b': 2})。

使用*args和**kwargs是Python的習慣寫法，當然也可以用其他參數名，但最好使用習慣用法。