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函数

info

API的行为在任何两个连续版本之间不得以不兼容的方式更改，除非它正在经历弃用过程。不能在任何两个连续版本之间在没有通知的情况下删除功能。

PEP 387 – 向后兼容性政策

函数​

为了减少重复，自定义函数登场。

def​

使用 def 关键字定义函数。参数为输入，return 返回输出。

def add(a, b):
    """
    add two nums
    :param a: first num
    :param b: second num
    :return: None
    """
    print(a + b)

调用函数时传入具体参数值。

# Python并没有限定参数的类型，因此可以使用不同的参数类型：
print(add(2, 3))

print(add('foo', 'bar'))  # foobar

参数传递方式：位置参数和关键字参数。

add(a=2, b=3)

add(b='morning', a='good')

add(2, b=3)  # 5

return​

return 语句返回值并终止函数执行。无 return 时返回 None。

def add(a, b):
    return a + b

def add_none(a, b):
    a + b


print(add(2, 3))  # 5
print(add_none(2, 3))  # None

yield​

info

生成器让Python能够以内存高效的方式处理大量数据。它们实现了惰性求值，只在需要时计算值，体现了Python对性能和内存使用的关注。

def fibonacci():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield a
        a, b = b, a + b

PEP 255 – 简单生成器

yield 暂停函数执行并返回值。使用 yield 的函数称为生成器函数，返回生成器对象。适用于逐个产生大量数据的场景。

def fibonacci(n):
    a, b = 0, 1
    for _ in range(n):
        yield a
        a, b = b, a + b

yield from 委派子生成器，建立双向通道。

def g1(x):
   yield range(x, 0, -1)
   yield range(x)
print(list(g1(5)))
#[range(5, 0, -1), range(0, 5)]

def g2(x):
   yield from range(x, 0, -1)
   yield from range(x)
print(list(g2(5)))
#[5, 4, 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3, 4]
tip

生成器表达式：使用圆括号创建生成器对象，内存效率更高。

(expression for item in iterable)

示例：

# 创建生成器
squares_gen = (x**2 for x in range(10))
print(type(squares_gen))  # <class 'generator'>

# 迭代生成器
for square in squares_gen:
    print(square, end=' ')  # 0 1 4 9 16 25 36 49 64 81

lambda​

lambda 创建匿名函数，语法简洁。

def add(a, b):
    return a + b
# 等价于
add = lambda a, b: a + b

print(add(2, 3))  # 5

函数的参数类型​

位置参数与默认参数​

位置参数：按顺序传递，必须提供。

默认参数：有默认值，调用时可省略。

def quad(x, a=1, b=0, c=0):
    """
    二次函数计算器
    :param x: 自变量
    :param a: 二次项系数，默认为1
    :param b: 一次项系数，默认为0  
    :param c: 常数项，默认为0
    :return: 计算结果
    """
    return a * x * x + b * x + c

调用示例：

# 只提供位置参数x，其他使用默认值
quad(2.0)  # 结果: 4.0 (1*2*2 + 0*2 + 0)

# 提供位置参数x和关键字参数b
quad(2.0, b=3)  # 结果: 10.0 (1*2*2 + 3*2 + 0)

# 提供位置参数x和a，其他使用默认值
quad(2.0, 2)  # 结果: 8.0 (2*2*2 + 0*2 + 0)

# 使用关键字参数，顺序可以改变
quad(2.0, c=5, a=2)  # 结果: 13.0 (2*2*2 + 0*2 + 5)
默认参数的重要陷阱

默认参数只计算一次！ 当默认值是可变对象（如列表、字典）时，所有函数调用会共享同一个对象，这通常不是我们想要的行为。

# ❌ 错误示例：默认参数使用可变对象
def add_item(item, my_list=[]):
    my_list.append(item)
    return my_list

print(add_item('a'))  # ['a']
print(add_item('b'))  # ['a', 'b'] - 意外结果！

# ✅ 正确做法：使用None作为默认值
def add_item(item, my_list=None):
    if my_list is None:
        my_list = []
    my_list.append(item)
    return my_list

print(add_item('a'))  # ['a']
print(add_item('b'))  # ['b'] - 正确结果！

原因：Python在定义函数时计算默认参数值，而不是在每次调用时计算。对于不可变对象（如数字、字符串），这不是问题；但对于可变对象，所有调用会共享同一个对象。

不定长参数​

位置不定长参数：*args

表示参数数目不定，可以看成一个元组

使用如下方法，可以使函数接受不定数目的参数,把第一个参数后面的参数当作元组中的元素。

def add(x, *args):
    total = x
    for arg in args:
        total += arg
    return total

print(add(1, 2, 3, 4, 5))  # 15
print(add(1, 2))  # 3

关键字不定长参数：**kwargs

表示参数数目不定，可以看成一个字典

def add(x, **kwargs):
    total = x
    for arg, val in kwargs.items():
        print("adding ", arg)
        total += val
    return total

add(1, a=2, b=3)  # 6

混合使用 *args 和 **kwargs：

# 可以接收任意数目的位置参数和键值对参数：
def fun1(*args, **kwargs):
    print(args, kwargs)

fun1(2, 3, a="bar", b=10)  # (2, 3) {'a': u'bar', 'b': 10}

函数参数分隔符​

/ - 位置专用参数分隔符

作用：/ 之前的参数只能通过位置传递，不能使用关键字。

* - 关键字专用参数分隔符

作用：* 之后的参数只能通过关键字传递，不能使用位置

def func1(a, b, /):
    """a和b只能通过位置传递，防止将来参数名变更破坏兼容性。"""
    return a + b

# 正确调用
print(func1(1, 2))        # ✅ 3

# 错误调用
# print(func1(a=1, b=2))  # ❌ TypeError: 只能位置传递

def func2(*, x, y):
    """x和y只能通过关键字传递，强制描述可以提高代码可读性和维护性。"""
    return x * y

# 正确调用
print(func2(x=3, y=4))    # ✅ 12

# 错误调用
# print(func2(3, 4))      # ❌ TypeError: 只能关键字传递

def func3(pos_only, /, *, kwd_only):
    """
    pos_only: 只能位置传递
    kwd_only: 只能关键字传递
    """
    return f"{pos_only}-{kwd_only}"

print(func3(1,  kwd_only=3))           # ✅ "1-3"
# 其他调用都为错误调用

类型注解​

类型注解是可选的，用于描述函数参数和返回值的类型。如果需要更加复杂的类型注解，可以使用 typing 模块。

# 声名 T 可以是 int 或 str
def add[T: (int, str)](a: T, b: T) -> T:
    return a + b

print(add(1, 2))  # 3
print(add('foo', 'bar'))  # foobar

递归​

在函数中调用自身，称为递归。递归是一种解决问题的方法，它把一个问题分解为更小的子问题，直到子问题可以被直接解决。

def fact(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * fact(n - 1)

print(fact(5))  # 120

内置函数​

map函数​

map() 对序列每个元素应用函数，返回映射结果。

map函数签名：map(function, iterable, ...) -> map object

参数说明：

  • function：要对每个元素执行的函数
  • iterable：要映射的可迭代对象
  • ...：可以传入多个可迭代对象

返回值：

  • 返回一个map对象（迭代器）
def sqr(x):
    return x ** 2

a = [2, 3, 4]
result = map(sqr, a) 
print(type(result))  # <class 'map'>

# map返回的是个迭代器对象, 可以转化为list显示
print(list(result)) # [4,9,16]

map() 支持多序列，对应元素作为函数参数：

def add(a, b):
    return a + b

a = (2, 3, 4)
b = [10, 11, 15]
list(map(add, a, b))  # [12, 14, 19]

标准库推荐​

  • functools: 提供高阶函数和装饰器工具，例如 wraps、lru_cache 等。
  • itertools: 提供迭代器工具（排列组合、无限迭代器等）。
  • operator: 提供将运算符函数化的工具，便于与高阶函数搭配使用。
  • typing: 提供类型提示支持，让函数签名更清晰。
  • doctest: 支持在文档字符串中编写示例代码，并自动执行这些示例以验证函数行为，非常适合为函数写“可执行文档”和简单测试。