Python 基础：函数定义、参数与返回值详解

上述 add_numbers 函数可以计算任何用户指定的两个数字的和，比硬编码数字更灵活。

2. 关键字参数（Keyword Arguments）

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。这允许你忽略参数的顺序，只要参数名正确即可。

def describe_person(name, age):
    print(f"我是{name},今年{age}岁")

name = "张三"
age = 18
# 按位置传递
describe_person(name, age)
# 按关键字传递，顺序可颠倒
describe_person(age=18, name="张三")

3. 默认参数（Default Arguments）

调用函数时，默认参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。下例会打印默认的 age，如果 age 没有被传入。

def greet(name="张三", age=18):
    print(f"大家好，我是{name},今年{age}岁了")

greet()                # 输出：大家好，我是张三，今年 18 岁了
greet(name="李四", age=19)  # 输出：大家好，我是李四，今年 19 岁了

注意：默认参数应尽量避免使用可变对象（如列表、字典），否则可能导致意外的副作用。

# 错误的做法：默认参数为可变对象
def append_item(item, list_param=[]):
    list_param.append(item)
    return list_param

# 第一次调用
print(append_item(1))  # [1]
# 第二次调用，list_param 不会重置
print(append_item(2))  # [1, 2]，而非预期 [2]

# 正确的做法：使用 None 作为默认值
def append_item_safe(item, list_param=None):
    if list_param is None:
        list_param = []
    list_param.append(item)
    return list_param

4. 不定长参数（Variable Length Arguments）

Python 自定义函数中有两种不定长参数：

1. *args：接收任意数量的位置参数，以元组（tuple）形式导入。
2. **kwargs：接收任意数量的关键字参数，以字典（dict）形式导入。

def demo(*args):
    print(args)

demo(1, 2, 3, 4, 5)
# 输出：(1, 2, 3, 4, 5)

def demo_with_kwargs(num, *args, **kwargs):
    print(f"num: {num}")
    print(f"args: {args}")
    print(f"kwargs: {kwargs}")

demo_with_kwargs(11, 22, 33, a=18, b=19, c=20)
# 输出：
# num: 11
# args: (22, 33)
# kwargs: {'a': 18, 'b': 19, 'c': 20}

函数的返回值作用

return 语句 [表达式] 退出函数。一旦遇到 return，函数立即结束，不再执行后续代码。

def get_first_number():
    for i in range(1, 10):
        return i  # 循环只会执行一次，直接返回 1

print(get_first_number())  # 输出：1

如果需要遍历所有值，通常配合生成器（yield）使用，或者在循环外收集结果。

def get_all_numbers():
    result = []
    for i in range(1, 10):
        result.append(i)
    return result

print(get_all_numbers())  # 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

变量作用域

一个程序的所有变量并不是在哪个位置都可以访问的。访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。变量的作用域决定了在哪一部分程序你可以访问哪个特定的变量名称。

Python 遵循 LEGB 规则查找变量：Local（局部）、Enclosing（嵌套）、Global（全局）、Built-in（内置）。

1. 全局变量

在函数外部定义的变量，可以在整个脚本范围内访问。

# 全局变量
global_num = 10

def demo():
    # 读取全局变量
    result = global_num + 20
    print(result)

demo()  # 输出：30

2. 局部变量

在函数内部定义的变量，仅在函数内部有效。

def demo_local():
    local_var = 100
    print(local_var)

demo_local()
# print(local_var)  # 报错：NameError，因为 local_var 只在函数内存在

3. 修改全局变量

如果在函数内部想要修改全局变量，需要使用 global 关键字声明。

counter = 0

def increment():
    global counter
    counter += 1

increment()
print(counter)  # 输出：1

函数的嵌套使用

所谓函数嵌套调用指的是一个函数里面又调用了另外一个函数。此外，Python 还支持嵌套定义函数（闭包的基础）。

def outer():
    def inner():
        print("这是内部函数")
    inner()

outer()

最佳实践与补充

1. 命名规范：遵循 PEP 8 标准，函数名使用小写字母加下划线（snake_case），例如 calculate_total_price。
2. 文档字符串：始终为公共函数编写 Docstring，描述功能、参数和返回值。

   def calculate_area(radius):
       """计算圆的面积
       
       Args:
           radius (float): 半径长度
           
       Returns:
           float: 面积
       """
       import math
       return math.pi * radius ** 2
   

3. 单一职责：每个函数应专注于完成一项具体的任务，避免函数过长或逻辑过于复杂。
4. 异常处理：在函数内部考虑可能的异常情况并使用 try-except 捕获，保证程序的健壮性。

总结

函数是 Python 编程的核心概念之一。通过合理定义和使用函数，开发者可以构建出结构清晰、易于维护和扩展的代码库。掌握参数传递机制、作用域规则以及返回值处理，是编写高质量 Python 程序的基础。