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引言

在编写程序时，函数是一种强大的工具。它们可以将代码逻辑模块化，减少重复代码的编写，并提高程序的可读性和可维护性。无论是初学者还是资深开发者，深入理解函数的使用和设计都是编写高质量代码的基础。本文将从基础概念开始，逐步讲解 Python 中的函数及其高级特性。

一、定义

Python 中使用 def 关键字来定义函数：

# 基本函数定义和调用def greet():print("Hello, Python!")# 调用函数
greet()

说明：

• def 关键字用于定义函数。
• greet 是函数名称，可随意命名，但要为意义明确的词。
• () 表示函数可以接收参数，如果不需要参数，可以空着。
• 函数体中的代码是缩进的，Python 使用缩进来确定代码的层次结构。

函数还可以定义文档字符串（docstring），用于描述函数的功能：

def greet():"""这是一个简单的问候函数"""print("Hello, Python!")print(greet.__doc__)  # 输出函数的文档字符串

二、参数

1. 位置传参

位置传参是最常见的参数传递方式，按照参数顺序传递：

def greet(name, age):print(f"Hello, {name}. You are {age} years old.")greet("Alice", 25)  # Hello, Alice. You are 25 years old.

注意：传递的参数数量必须与函数定义中的参数数量一致，否则会报错。

2. 关键字传参

通过参数名显式传递值，不依赖顺序：

def greet(name, age):print(f"Hello, {name}. You are {age} years old.")greet(age=25, name="Alice")  # Hello, Alice. You are 25 years old.

关键字传参特别适合参数较多且顺序容易混淆的情况，可以提高代码的可读性。

3. 默认传参

函数定义时为参数提供默认值，调用时可选择性传参：

def greet(name="World"):print(f"Hello, {name}!")greet()         # Hello, World!greet("Alice")  # Hello, Alice!

说明：默认参数必须定义在非默认参数之后，否则会引发语法错误。

4. 不定长传参

当参数个数不确定时，可以使用 *args 和 **kwargs：

• *args 接收不定数量的位置参数：

def sum_all(*args):return sum(args)print(sum_all(1, 2, 3, 4))  # 10

• **kwargs 接收不定数量的关键字参数：

def print_info(**kwargs):for key, value in kwargs.items():print(f"{key}: {value}")print_info(name="Alice", age=30)  # name: Alice \n age: 30

结合使用：

def func(a, b, *args, **kwargs):print(f"a: {a}, b: {b}")print(f"args: {args}")print(f"kwargs: {kwargs}")func(1, 2, 3, 4, name="Alice", age=25)
# 输出：
# a: 1, b: 2
# args: (3, 4)
# kwargs: {'name': 'Alice', 'age': 25}

三、函数的返回值

函数使用 return 语句返回结果：

def add(a, b):return a + bresult = add(3, 5)
print(result)  # 8

说明：

• 没有 return 的函数默认返回 None。
• return 后可以跟任意类型的数据，也可以返回多个值：

def divide_and_remainder(a, b):return a // b, a % bquotient, remainder = divide_and_remainder(10, 3)
print(quotient, remainder)  # 3 1

函数的返回值可以是任何对象，包括列表、字典，甚至是函数本身：

def outer_function():def inner_function():return "Hello from inner function"return inner_functionfunc = outer_function()
print(func())  # Hello from inner function

四、局部变量和全局变量

局部变量

函数中定义的变量是局部变量，仅在函数内部有效：

x = 10def func():x = 5  # 函数内部变量print(x)func()  # 5
print(x)  # 10

全局变量

如需在函数中修改全局变量，需使用 global 声明：

x = 10def func():global xx = 5func()
print(x)  # 5

嵌套函数与闭包

Python 还支持嵌套函数，内层函数可以访问外层函数的变量（闭包）：

def outer():x = 10def inner():print(x)inner()outer()  # 10

通过闭包可以实现函数内的动态行为：

def multiplier(factor):def multiply(number):return number * factorreturn multiplydouble = multiplier(2)
print(double(5))  # 10

五、总结

函数是 Python 的核心组成部分，合理使用函数可以极大地提高代码的可读性和可维护性。从参数传递到返回值设计，再到作用域管理，Python 提供了灵活且强大的函数支持。此外，高阶函数与闭包等特性使 Python 的函数式编程更加方便。

通过熟练掌握函数的使用方法，你将能够编写出更高效、更优雅的代码，为构建复杂的程序打下坚实的基础。