第3章　函　　数

在完成一项较复杂的任务时，我们通常会将一个任务分解成若干个子任务，通过完成这些子任务逐步实现任务的整体目标。实际上，这里采用的就是结构化程序设计方法中的模块化思想。在利用计算机解决实际问题时，也通常是将原始问题分解成若干个子问题，对每个子问题分别求解后再根据各子问题的解求得原始问题的解。

在Python中，函数是实现模块化的工具。本章将首先介绍函数的定义与调用方法，以及与函数定义及调用相关的参数列表、返回值等内容。然后，介绍模块和包的概念与作用，以及模块和包的使用方法。接着，介绍变量的作用域，包括全局变量、局部变量的定义和使用方法以及global、nonlocal关键字的作用。最后，介绍函数相关的高级应用，包括递归函数、高阶函数、lambda函数、闭包和装饰器。

3.1　函数的定义与调用

在Python语言中，使用函数分为两个步骤：定义函数和调用函数。

定义函数，即根据函数的输入、输出和数据处理完成函数代码的编写。定义函数只是规定函数会执行什么操作，但并不会真正去执行。

调用函数，即真正执行函数中的代码，是指根据传入的数据完成特定的运算，并将运算结果返回函数调用位置的过程。

Python语言中的函数定义需要使用def关键字，下面先通过一个简单的例子直观地理解函数定义和调用的过程，关于函数的详细信息和更多使用方法将在后面给出。

代码清单3-1　函数定义和调用示例

1    def CalCircleArea(): #定义名为CalCircleArea的函数

2        s=3.14*3*3 #计算半径为3的圆的面积

3        print('半径为3的圆的面积为%.2f'%s) #将计算结果输出

4    CalCircleArea() #调用函数CalCircleArea

程序执行完毕后，将在屏幕上输出28.26。

提示　代码清单3-1中，第1～3行是CalCircleArea函数的定义。其中，CalCircleArea是函数名；紧跟函数名的一对小括号是函数的形参列表，该函数没有参数（后面将会介绍有参数的函数如何定义和调用）；第2～3行是函数体，包含了函数调用时实际执行的操作。

第4行是CalCircleArea函数的调用。其中，CalCircleArea是要调用的函数的名称；紧跟函数名的一对小括号是函数的实参列表，与函数的形参列表相对应。因为CalCircleArea并没有参数，所以调用时实参列表为空。

Python语言中，开发者在程序中定义的变量名、函数名、类名等都是Python语言的自定义标识符，它们的命名规则完全相同。读者可参考第2章中关于变量名的命名规则。

对于代码清单3-1，其执行过程如图3-1所示。程序运行后，会直接执行第4行代码CalCircleArea()，然后通过该函数调用转去执行第1～3行的代码。CalCircleArea函数执行结束后，会回到函数调用位置继续执行，因为后面没有其他代码，所以程序结束。

图3-1　代码清单3-1执行过程

思考　如果将代码清单3-1中第4行代码改为calCircleArea()，则运行程序后会得到什么结果？读者可上机实验，并根据得到的错误提示信息将程序修改正确。

提示　编写程序时，难免会输入一些错误的代码，如标识符名写错等。平时上机练习时，如果程序报错，应仔细分析报错信息的含义，并根据报错信息分析程序中的错误。通过这样的日常积累，就能够快速定位到错误点并修改正确。