第九章 - Python 函数返回值、作用域
函数的返回值
- 举例
def showplus(x):
print(x)
return x + 1
showplus(5)
- 举例
def showplus(x):
print(x)
return x + 1
print(x+1) # 会执行吗?
showplus(5)
函数的返回值
- 多条return语句
def guess(x):
if x > 3:
return “> 3”
else:
return “<= 3”
print(guess(10))
- return可以执行多次吗?
- 多条return语句
def showplus(x):
print(x)
return x + 1
return x + 2
showplus(5)
函数返回值
- 举例
def fn(x):
for i in range(x):
if i > 3:
return i
else:
print(“{} is not greater than 3”.format(x))
print(fn(5)) # 打印什么?
print(fn(3)) # 打印什么?
函数的返回值
- 总结
- Python函数使用return语句返回“返回值”
- 所有函数都有返回值,如果没有return语句,隐式调用return None
- return 语句并不一定是函数的语句块的最后一条语句
- 一个函数可以存在多个return语句,但是只有一条可以被执行。如果没有一条return语句被执行到,隐式调用return None
- 如果有必要,可以显示调用return None,可以简写为return
- 如果函数执行了return语句,函数就会返回,当前被执行的return语句之后的其它语句就不会被执行了
- 作用:结束函数调用、返回值
函数的返回值
- 返回多个值
def showlist():
return [1, 3, 5]
showlist函数是返回了多个值吗?
def showlist():
return 1, 3, 5
这次showlist函数是否返回了多个值呢?
函数的返回值
- 返回多个值
- 函数不能同时返回多个值
- return [1, 3, 5] 是指明返回一个列表,是一个列表对象
- return 1, 3, 5 看似返回多个值,隐式的被python封装成了一个元组
def showlist():
return 1, 3, 5
x, y, z = showlist() # 使用解构提取更为方便
函数嵌套
- 函数嵌套
- 在一个函数中定义了另外一个函数
def outer():
def inner():
print(“inner”)
print(“outer”)
inner()
outer()
inner()
- 在一个函数中定义了另外一个函数
- 函数有可见范围,这就是作用域的概念
- 内部函数不能在外部直接使用,会抛NameError异常,因为它不可见
作用域***
- 作用域
- 一个标识符的可见范围,这就是标识符的作用域。一般常说的是变量的作用域
- 举例,对比左右2个函数
x = 5
def foo():
print(x)
foo()
x = 5
def foo():
x += 1
print(x)
foo()
这会报x在赋值之前就引用了的错误
UnboundLocalError: local variable ‘x’ referenced before assignment
x到底可见还是不可见?
作用域***
- 全局作用域
- 在整个程序运行环境中都可见
- 局部作用域
- 在函数、类等内部可见
- 局部变量使用范围不能超过其所在的局部作用域
def fn1():
x = 1 # 局部作用域,在fn1内
def fn2():
print(x) # x可见吗
print(x) # x可见吗
作用域***
- 嵌套结构
def outer1(): #
o = 65
def inner():
print(“inner {}”.format(o))
print(chr(o))
print(“outer {}”.format(o))
inner()
outer1()
- 嵌套结构
def outer2(): #
o = 65
def inner():
o = 97
print(“inner {}”.format(o))
print(chr(o))
print(“outer {}”.format(o))
inner()
outer2()
- 代码中变量o的差别
作用域***
- 从嵌套结构例子看出
- 外层变量作用域在内层作用域可见
- 内层作用域inner中,如果定义了o=97,相当于当前作用域中重新定义了一个新的变量o,但是这个o并没有覆盖外层作用域outer中的o
- 再看下面代码
x = 5
def foo():
y = x + 1 # 报错吗
x += 1 # 报错,报什么错?为什么?换成x=1还有错吗?
print(x) # 为什么它不报错
foo()
为什么会报错?就是因为赋值即定义。x在赋值之前就用,会报错。
作用域***
- 代码
x = 5
def foo():
x += 1
- x += 1 其实是 x = x + 1
- 相当于在foo内部定义一个局部变量x,那么foo内部所有x都是这个局部变量x了
- 但是这个x还没有完成赋值,就被右边拿来做加1操作了
- 如何解决这个问题
作用域***
全局变量global
x = 5
def foo():
global x
x += 1使用global关键字的变量,将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
- 全局作用域中必须有x的定义
- 如果全局作用域中没有x定义会怎样?
作用域***
- 全局变量global
# x = 5
def foo():
global x
x = 10
x += 1 # 报错吗?
print(x) # 打印什么?
print(x) #打印什么?
做这些实验建议不要使用ipython、jupyter,因为它会上下文中有x定义,可能测试不出效果,也可以先用del x。 - 使用global关键字的变量,将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
- 但是,x = 10 赋值即定义,在内部作用域为一个外部作用域的变量x赋值,不是在内部作用域定义一个新变量,所以x+=1不会报错。注意,这里x的作用域还是全局的
作用域***
global总结
- x+=1这种是特殊形式产生的错误的原因?先引用后赋值,而python动态语言是赋值才算定义,才能被引用。解决办法,在这条语句前增加x=0之类的赋值语句,或者使用global 告诉内部作用域,去全局作用域查找变量定义
内部作用域使用x = 5之类的赋值语句会重新定义局部作用域使用的变量x,但是,一旦这个作用域中使用global声明x为全局的,那么x=5相当于在为全局作用域的变量x赋值
global使用原则
- 外部作用域变量会内部作用域可见,但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用,因为函数的目的就是为了封装,尽量与外界隔离
- 如果函数需要使用外部全局变量,请使用函数的形参传参解决
- 一句话:不用global。学习它就是为了深入理解变量作用域
闭包*
- 自由变量:未在本地作用域中定义的变量。例如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量
闭包:就是一个概念,出现在嵌套函数中,指的是内层函数引用到了外层函数的自由变量,就形成了闭包。很多语言都有这个概念,最熟悉就是JavaScript。(注意:是指引用了外层函数中的,如果引用的变量是在全局作用域内,或是有global 修饰的变量,就不是闭包了。 )
先看下边一段代码
- 第4行会报错吗?为什么
- 第8行打印什么结果?
- 第10行打印什么结果?
c是列表的引用, return inc 是返回一个标识符是函数对象,是callable的。
foo = counter() 增加了counter函数对象的引用计数,所以它的作用域空间还在。
闭包*
- 代码解析
- 第4行会报错吗?为什么
- 不会报错,c已经在counter函数中定义过了。而且inc中的使用方式是为c的元素修改值,而不是重新定义变量。
如果c不是引用列表,是c=0,c+=1这种,还是会报 UnboundLocalError: local variable ‘c’ referenced before assignment
- 不会报错,c已经在counter函数中定义过了。而且inc中的使用方式是为c的元素修改值,而不是重新定义变量。
- 第8行打印什么结果?
- 打印 1 2
- 第10行打印什么结果?
- 打印 3
- 第9行的c和counter中的c不一样,而inc引用的是自由变量真是counter的变量c
- 这是Python2中实现闭包的方式,Python3还可以使用nonlocal关键字
- 第4行会报错吗?为什么
为什么要用闭包?就是内层函数要使用外层的自由变量。
闭包*
- 下面这段代码会报错吗?为什么?
- 使用global能否解决?
使用global可以解决,但是这使用的是全局变量,而不是闭包
def counter():
count = 0
def inc():
global c # 本地和最外层没有定义c还是会报错
count +=1
return count
return inc
foo = counter()
foo()
foo()
global的作用域范围,只在声明的inc()函数当前作用域内 和 全局作用域有效。如果要对普通变量的闭包,Python3中可以使用nonlocal
nonlocal关键字
- 使用了nonlocal关键字,将变量标记为不在本地作用域定义,而在上级的某一级局部作用域中定义,但不能是全局作用域中定义
- count 是外层函数的局部变量,被内部函数引用
- 内部函数使用nonlocal关键字声明count变量在上级作用域而非本地作用域中定义
- 上边代码可以正常使用,且形成闭包
- 下边代码不能正常运行,变量 a 不能在全局作用域中
默认值的作用域
默认值举例
def foo(xyz=1):
print(xyz)
foo() # 打印什么?
foo() # 打印什么?
print(xyz) # 打印什么?
默认值是形参,它的作用域看成是函数局部作用域。默认值举例
def foo(xyz=[]):
xyz.append(1)
print(xyz)
foo() # 打印什么?
foo() # 打印什么?
print(xyz) # 打印什么?
不知是否对:变量名xyz在函数调用时压栈,函数结束时就出栈了。临时的本地变量xyz就消亡了。
默认值的对象一直都在,因为 python 中一切皆对象。
函数形参就是
默认值的作用域
默认值举例
def foo(xyz=[]):
xyz.append(1)
print(xyz)
foo() # [1]
foo() # [1,1]
print(xyz) # NameError ,当前作用域没有xyz变量为什么第二次调用foo函数打印的是[1,1]?
- 因为函数也是对象,python把函数的默认值放在了属性中,这个属性就伴随着这个函数对象的整个生命周期
- 查看foo.defaults属性
默认值的作用域
- 运行这个例子
def foo(xyz=[], u=’abc’, z=123):
xyz.append(1)
return xyz
print(1, foo.__defaults__)
print(foo(), id(foo))
print(2, foo.__defaults__)
print(foo(), id(foo))
print(3, foo.__defaults__) - 函数地址并没有变,就是说函数这个对象的没有变,调用它,它的属性defaults中使用元组保存默认值
- xyz默认值是引用类型,引用类型的元素变动,并不是元组的变化
默认值的作用域
- 非引用类型例子
def foo(w, u=’abc’, z=123):
u = ‘xyz’
z = 789
print(w, u, z)
print(foo.__defaults__)
foo(‘github’)
print(foo.__defaults__) - 属性__defaults__中使用元组保存所有位置参数默认值,它不会因为在函数体内使用了它而发生改变
默认值的作用域
- 举例
def foo(w, u=’abc’, *, z=123, zz=[456]):
u = ‘xyz’
z = 789
zz.append(1)
print(w, u, z, zz)
print(foo.__defaults__)
foo(‘magedu’)
print(foo.__kwdefaults__) - 属性__defaults__中使用元组保存所有位置参数默认值
- 属性__kwdefaults__中使用字典保存所有keyword-only参数的默认值
默认值的作用域
- 使用可变类型作为默认值(如list),就可能修改这个默认值
- 有时候这个特性是好的,有的时候这种特性是不好的,有副作用
- 如何做到按需改变呢?看下面的2种方法
默认值的作用域
def foo(xyz=[], u=’abc’, z=123):
xyz = xyz[:] # 影子拷贝
xyz.append(1)
print(xyz)
foo()
print(1, foo.__defaults__)
foo() # xyz还是浅拷贝新的list
print(2, foo.__defaults__)
foo([10])
print(3, foo.__defaults__)
foo([10,5])
print(4, foo.__defaults__)
- 1、函数体内,不改变默认值
- xyz都是传入参数或者默认参数的副本,如果就想修改原参数,无能为力
默认值的作用域
def foo(xyz=None, u=’abc’, z=123):
if xyz is None:
xyz = []
xyz.append(1)
print(xyz)
foo()
print(1, foo.__defaults__)
foo()
print(2, foo.__defaults__)
foo([10])
print(3, foo.__defaults__)
foo([10,5])
print(4, foo.__defaults__)
- 2、使用不可变类型默认值
- 如果使用缺省值None就创建一个列表
- 如果传入一个列表,就修改这个列表
默认值的作用域
- 第一种方法
- 使用影子拷贝创建一个新的对象,永远不能改变传入的参数
- 第二种方法
- 通过值的判断就可以灵活的选择创建或者修改传入对象
- 这种方式灵活,应用广泛
- 很多函数的定义,都可以看到使用None这个不可变的值作为默认参数,可以说这是一种惯用法
变量名解析原则LEGB
- Local,本地作用域、局部作用域的local命名空间。函数调用时创建,调用结束消亡
- Enclosing,Python2.2时引入了嵌套函数,实现了闭包,这个就是嵌套函数的外部函数的命名空间
- Global,全局作用域,即一个模块的命名空间。模块被import时创建,解释器退出时消亡
- Build-in,内置模块的命名空间,生命周期从python解释器启动时创建到解释器退出时消亡。例如 print(open),print和open都是内置的变量
- 所以一个名词的查找顺序就是LEGB
函数的销毁
- 全局函数
def foo(xyz=[], u=’abc’, z=123):
xyz.append(1)
return xyz
print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)
def foo(xyz=[], u=’abc’, z=123):
xyz.append(1)
return xyz
print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)
del foo
print(foo(), id(foo), foo.__defaults__)
函数的销毁
- 全局函数销毁
- 重新定义同名函数
- del 语句删除函数对象
- 程序结束时
函数的销毁
- 局部函数
def foo(xyz=[], u=’abc’, z=123):
xyz.append(1)
def inner(a=10):
pass
print(inner)
def inner(a=100):
print(xyz)
print(inner)
return inner
bar = foo()
print(id(foo),id(bar), foo.__defaults__, bar.__defaults__)
del bar
print(id(foo),id(bar), foo.__defaults__, bar.__defaults__)
函数的销毁
- 局部函数销毁
- 重新在上级作用域定义同名函数
- del 语句删除函数名称,函数对象的引用计数减1
- 上级作用域销毁时