【函数】02、函数进阶

一、函数的返回值

In [4]: def add(x, y):
   ...:     return x+y
   ...: 

In [5]: add(1, 2)
Out[5]: 3

In [8]: def add(x, y):
   ...:     return x+y
   ...:     print(x+y)
   ...:     

In [9]: add(1, 2)
Out[9]: 3

In [16]: def add(x, y):
    ...:     return "abc", x+y
    ...:     return x+y
    ...:     

In [17]: add(1, 2)
Out[17]: (‘abc‘, 3)

  
In [18]: def add(x, y):
    ...:     return
    ...: 
    ...:     

In [19]: add(1, 2)

In [20]: a = add(1, 2)

In [21]: a

In [22]: type(a)
Out[22]: NoneType

In [25]: def add(x, y):
    ...:     return None
    ...: 

In [26]: add(1, 2)

In [27]: type(add(1, 2))
Out[27]: NoneType

关键字：return

return只能出现在函数中，可以返回任何对象，可以作为元祖变相的返回多个值

所有函数都有返回值，如果没定义return则默认返回值None

return语句除了返回值之外还会结束函数

1个函数可以有多个return语句，但只会执行一个

二、作用域

1、函数嵌套

函数可以嵌套定义

In [28]: def outter():
    ...:     def inner():
    ...:         print(‘inner‘)
    ...:     print(‘outter‘)
    ...:     inner()
    ...:     

In [29]: outter()
outter
inner

2、作用域

作用域是一个变量的可见范围

函数内部是一个局部作用域，外面叫全局作用域

不同作用域变量不可见，但是上级作用域的变量对下级只读可见

In [32]: x = 1

In [33]: def inc():
    ...:     x += 1   # x此时是局部变量，不能直接使用全局作用域的变量
    ...:     

In [34]: inc()
---------------------------------------------------------------------------
UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-34-ae671e6b904f> in <module>()
----> 1 inc()

<ipython-input-33-661b9217054c> in inc()
      1 def inc():
----> 2     x += 1
      3 

UnboundLocalError: local variable ‘x‘ referenced before assignment

In [40]: x = 1

In [41]: def fn():
    ...:     print(x)   
    ...:     

In [42]: fn()    # 为什么这里能打印出来，不抛出错误呢
1

变量的作用域为定义此变量的作用域：

In [43]: def fn():
    ...:     name = "xxj"
    ...:     print(name)
    ...:     

In [44]: fn()
xxj

In [45]: name
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-45-18697449d7c4> in <module>()
----> 1 name

NameError: name ‘name‘ is not defined

上级作用域对下级作用域是只读可见的

In [46]: def fn():
    ...:     xx = 1
    ...:     print(xx)
    ...:     def inner():
    ...:         print(xx)
    ...:     inner()
    ...:     

In [47]: fn()
1
1

In [48]: def fn():
    ...:     xx = 1
    ...:     print(xx)
    ...:     def inner():
    ...:         xx = 2
    ...:         print(xx)
    ...:     inner()
    ...:     print(xx)
    ...:     

In [49]: fn()
1
2
1

函数中可以显式定义提升变量作用域，global的提升只在本作用域及上级作用域有效：

In [53]: xx = 1

In [54]: def fn():
    ...:     global xx    # global关键字能显式的提升1个变量的作用域
    ...:     xx += 1
    ...:     

In [55]: fn()

In [56]: xx
Out[56]: 2

In [57]: fn()

In [58]: xx
Out[58]: 3

In [68]: xxj
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-68-bc382da45e82> in <module>()
----> 1 xxj

NameError: name ‘xxj‘ is not defined

In [69]: def fn():
    ...:     global xxj     # 如果此变量没有定义，则此提升变量作用域没有意义 
    ...:     
    ...:     

In [70]: fn()

In [71]: xxj
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-71-bc382da45e82> in <module>()
----> 1 xxj

NameError: name ‘xxj‘ is not defined

除非你清楚的知道global会带来什么，并且明确的知道没有global不行的话，否则不要用global；就是不建议使用global关键字

3、命名空间与LEGB

 1）命名空间 

理解Python的LEGB原则是理解Python命名空间的关键，而理解Python的命名空间又是理解Python中许多语法规定的关键。所以，Python的LEGB原则就成为Python中一个非常核心的内容

白话一点讲：命名空间是对变量名的分组划分。
       不同组的相同名称的变量视为两个独立的变量，因此隶属于不同分组（即命名空间）的变量名可以重复。
命名空间可以存在多个，使用命名空间，表示在该命名空间中查找当前名称。

命名空间表示变量的可见范围，一个变量名可以定义在多个不同的命名空间，相互之间并不冲突，但同一个命名空间中不能有两个相同的变量名。

比如：两个叫“张三”的学生可以同时存在于班级A和班级B中，如果两个张三都是一个班级，那么带来的麻烦复杂很多了，在Python中你不能这么干。

在Python中用字典来表示一个命名空间，命名空间中保存了变量（名字）和对象的映射关系，在Python中命名空间出现在哪些地方呢？有函数范围内的命名空间（local），有模块范围内的命名空间（global），有python内建的命名空间（built-in），还有类对象的所有属性组成的命名空间

Python一切皆对象，所以在Python中变量名是字符串对象

例如：

表示建立字符串对象a与Number对象10之间的对应关系。由于这是一种映射关系，所以，可以使用键-值的形式来表示，即{name : object}。
前面已经说过，命名空间是对变量名的分组划分，所以，Python的命名空间就是对许多键-值对的分组划分，即，键值对的集合，因此：

Python的命名空间是一个字典，字典内保存了变量名称与对象之间的映射关系

 2）命名空间的生命周期

所有的命名空间都是有生命周期的，对于python内建的命名空间，python解析器启动时创建，一直保留直至直python解析器退出时才消亡。而对于函数的local命名空间是在函数每次被调用的时候创建，调用完成函数返回时消亡，而对于模块的global命名空间是在该模块被import的时候创建，解析器退出时消亡。

 3）作用域

  一个作用域是指一段程序的正文区域，可以是一个函数或一段代码。

一个变量的作用域是指该变量的有效范围。Python的作用域是静态作用域，因为它是由代码中得位置决定的，而命名空间就是作用域的动态表现。

函数定义了本地作用域，而模块定义了全局作用域：

每个模块都是一个全局作用域，因此，全局作用域的范围仅限于单个程序文件

每次对函数的调用都会创建一个新的本地作用域，赋值的变量除非声明为全局变量，否则均为本地变量

所有的变量名都可以归纳为本地，全局或内置的（由__builtin__模块提供）

 4）LEGB原则

LEGB含义解释：
       L-Local(function)；函数内的名字空间
       E-Enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
       G-Global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
       B-Builtin(Python)；Python内置模块的名字空间，builtin作用域，对应builtin命名空间，python内部定义的最顶层的作用域，在这个作用域里面定义了各种内建函数：open、range、xrange、list等等

前面讲到，Python的命名空间是一个字典，字典内保存了变量名与对象之间的映射关系，

因此，查找变量名就是在命名空间字典中查找键-值对。
Python有多个命名空间，因此，需要有规则来规定，按照怎样的顺序来查找命名空间，LEGB就是用来规定命名空间查找顺序的规则。

LEGB规定了查找一个名称的顺序为：local-->enclosing function locals-->global-->builtin

三、闭包

当一个函数结束了，函数的内部部分变量引用还存在，这就叫闭包

python的闭包可以使用可变容器实现，这也是python2唯一的方式

In [91]: def counter():
    ...:     c = [0]
    ...:     def inc():
    ...:         c[0] += 1
    ...:         return c
    ...:     return inc
    ...: 

In [92]: type(counter)
Out[92]: function

In [93]: type(counter())
Out[93]: function

In [94]: type(counter()())
Out[94]: list

In [95]: f = counter()

In [96]: f()
Out[96]: [1]

In [97]: f()
Out[97]: [2]

In [98]: f()
Out[98]: [3]

nonlocal关键字：

nonlocal用于标记一个变量由它的上级作用域定义，通过nonlocal标记的变量可读可写

如果nonlocal标记的变量不存在则会抛出语法错误

In [102]: def counter():
     ...:     x = 0
     ...:     def inc():
     ...:         nonlocal x
     ...:         x += 1
     ...:         return x
     ...:     return inc
     ...: 

In [103]: f = counter()

In [104]: f()
Out[104]: 1

In [105]: f()
Out[105]: 2

In [106]: f()
Out[106]: 3