Python入门教程-04 再论函数

1. Overview

在上一节中，我们简单用到了函数、简单介绍了函数的语法。本节进一步介绍和函数相关的一些方面。

2. 函数：返回值

在Ｃ、Ｃ++、Java中，只有函数function这一种说法；如果大家用过VB等编程语言，知道会有函数function和过程process之分，前者有返回值，后者没有返回值。那么在Python中，和Ｃ/C++/Java一样，只有function一说。

继续前面Fibonacci的例子，但这里做一定的修改：

#!/usr/bin/env python

def Fibonacci(n):
if n == 0:
return 0
elif n == 1:
return 1
else:
return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2)

def Dump_Fibonacci(n, val):
print "Fibonacci(%d) = %d\n" % (n, val)

n = 10
val = Fibonacci(n)
Dump_Fibonacci(n, val)

这里，我们定义了2个函数：Fibonacci和Dump_Fibonacci。前者返回一个整数，后者不返回任何数据。

3. return语句

return语句的使用方法和其他编程语言是一样的，其实无需多言。这里只简单指出：在Python中，return语句之后，仍然可以有其他的语句。

什么意思呢？用过Java语言的知道，不能存在不可达(Unreachable)代码。比如在return语句之后，再定义根本无法执行到的一些代码，那么就会有编译错误。而在Python中，使用和C/C++一样的语法规则，即在return语句之后还可以有其他的代码。这样的语法的好处就是，便于调试。——因为有时候一个函数的功能很复杂、代码很长，那么就可以在函数中间添加return来调试部分代码，从而加快调试的效率。——ＢＴＷ：如果经常出现这种情况，就要考虑该函数是否需要重构！

示例：

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ cat unreachable.py
#!/usr/bin/env python

def Unreachable():
print "first line."

return

print "Unreachable code."

Unreachable()

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ ./unreachable.py
first line.
flying-bird@flyingbird:~/examples/python$

4. 再论返回值

在前面介绍了函数的常用规则之后，我们简单提及一个事实，即：虽然函数没有return语句，但该函数仍然有返回值，只是该返回值极其特殊，为None。因为是None，自然没有多大用处。

示例：

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ cat return_none.py
#!/usr/bin/env python

def Print(msg):
print msg

def Add(x, y):
z = x + y

ret = Print("Hello, python!")
print "ret: ", ret

ret = Add(3, 2)
print "ret: ", ret

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ ./return_none.py
Hello, python!
ret:  None
ret:  None
flying-bird@flyingbird:~/examples/python$

注意，这里给出Add()是有意的。因为在某些语言中，如果没有return语句，那么它会将函数最后执行的一条语句的结果作为返回值。而上面的示例说明了，在Add()函数中，虽然最后一条语句计算除了z，但并没有将z作为返回值。

5. 参数的数据类型

前面已多次提及Python中的变量不需要定义其数据类型（无语法支持），那么如何才能知道函数参数是什么类型呢？答案很简单：基于契约，即caller和callee之间的调用约定。

当然，可以在函数中对入参的类型进行校验，如使用
Python入门教程-02 变量 一文提到的type()方法。但实际项目中，很少采用这种做法，因为这已经涉嫌“过设计”了。

进一步地，如果caller提供的参数非法，那么脚本执行时，会直接异常终止。示例：

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ cat return_none.py
#!/usr/bin/env python

def Print(msg):
print msg

def Add(x, y):
z = x + y

ret = Print("Hello, python!")
print "ret: ", ret

ret = Add(3, "2")
print "ret: ", ret

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ ./return_none.py
Hello, python!
ret:  None
Traceback (most recent call last):
File "./return_none.py", line 12, in <module>
ret = Add(3, "2")
File "./return_none.py", line 7, in Add
z = x + y
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
flying-bird@flyingbird:~/examples/python$

6. Pass-by-Val or Pass-by-Ref

继续和Ｃ/C++进行类比。在C/C++中，存在传值和传引用的概念。那么在Python是否也是如此呢？或者说，传给函数的变量，可以修改吗？

为此，先通过例子进行说明：

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ cat incr.py
#!/usr/bin/env python

def Inc(x):
x = x + 1
return x

x = 100
y = Inc(x)
print "x: ", x
print "y: ", y

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ ./incr.py
x:  100
y:  101
flying-bird@flyingbird:~/examples/python$

通过这个小例子，我们似乎可以给出如下结论：

Python中函数参数不存在传值或传引用的说法，或者说，全部都是传值的形式；
在函数内部可以修改入参的值，但该修改仅仅在该函数内部其作用，并不会影响调用程序中该变量的值；

但事实是否果真如此呢？如果大家有Java语言编程经验的话，或许还知道值对象和引用对象的概念。在深入介绍该专题之前，我们再给出一个例子：

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ cat incr.py
#!/usr/bin/env python

def Inc(x):
x = x + 1
return x

def Append(x):
x.append(100)
return x

x = 100
y = Inc(x)
print "x: ", x
print "y: ", y

x = [1, 2, 3]
y = Append(x)
print "x: ", x
print "y: ", y

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ ./incr.py
x:  100
y:  101
x:  [1, 2, 3, 100]
y:  [1, 2, 3, 100]
flying-bird@flyingbird:~/examples/python$

这个例子用到了Python中非常重要的一种数据类型，即list。至此，说明了Python的入参存在和java类似的处理机制，而和Ｃ++又存在差异了。——如果是值引用，后者会使用拷贝构造定义出一个临时变量。

我们先了解Python函数入参的这个复杂性，在后续介绍list, set, dictionary, class等专题的时候，我们会再次进行这方面的讲解。

7. 缺省参数

和C++一样，Python也支持缺省参数。即在定义函数的时候，可以为这个参数定义一个缺省值。如此在调用该函数的时候，如果没有指定该参数，则使用该参数的缺省值；如果指定了具体的值，则使用传入的这个数据。示例：

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ cat default_arg_value.py
#!/usr/bin/env python

def Inc(x, step=1):
x = x + step
return x

def debug(step):
x = 100
if step == 1:
y = Inc(x)
else:
y = Inc(x, step)

print "x: ", x
print "y: ", y

debug(1)
debug(10)

flying-bird@flyingbird:~/examples/python$ ./default_arg_value.py
x:  100
y:  101
x:  100
y:  110
flying-bird@flyingbird:~/examples/python$

8. 其它

关于函数还有很多专题可以介绍，比如命名参数、变长参数等等。但在目前，我们先掌握前面介绍的基础知识。待所有基本语法全部浏览一遍之后，我们再回过头来深入每一个专题。——可以将我们的学习过程看作是敏捷迭代的方式，即通过快速地掌握最基本的语法，能够编写基本的、小型的、常见的Python程序。然后逐步深入每一个专题，逐步完善我们的Python知识。