Python：函数的形参与实参

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函数基本概念

在Python中，函数是一种将代码封装以进行重复使用的机制。它们允许你定义一段代码，以便在程序的多个位置调用，而不必重写相同的代码。这不仅有助于减少冗余，还使得程序更易于维护和调试。

函数的组成

  • 函数头：定义函数的起始部分，包括def关键字、函数名和括号内的形式参数列表。
  • 形参：在函数头中定义的参数。它们是变量的名称，代表了函数可以接收的数据。
  • 函数体：包含一系列定义函数应如何操作输入参数的语句。可以包括逻辑运算、数据处理等。
  • 返回值：函数可以选择性地返回值。这是函数处理过的数据，可以是任何数据类型。

形式参数（形参）

形参是在函数定义中声明的变量，它们在函数被调用之前没有具体的值。它们是一种占位符，用于表示函数可以接受的数据类型和数量。当函数被调用时，这些形参将被赋予实际的值（实参）。

实际参数（实参）

实参是在调用函数时传递给函数的具体值。它们“填充”了形参定义的占位符。实参可以是硬编码的值、变量或者是其他函数的返回值。当函数被调用时，每个实参都被赋给相应的形参，从而使函数可以使用这些具体的值来执行其任务。

参数的类型

  • 实参的位置参数
  • 实参的关键字参数
  • 形参的缺省参数
  • 形参的不定长参数

详细的代码示例

Python中的函数, 在开发程序时，很容易遇到一个情景：某些代码在整个项目中需要被用到很多次，为了提高编写的效率以及代码的重用，所以把具有独立功能的代码块组织为一个小模块，这就是函数的概念和作用。

函数的定义

1. 函数的格式

定义函数的命令如下：

def 函数名():    
    代码

代码如下：

# 定义一个函数，能够完成打印信息的功能    
def printInfo():    
    print('------------------------------------')     
    print('         人生苦短，我用Python' )    
    print('------------------------------------')
    
printInfo()
------------------------------------
         人生苦短，我用Python
------------------------------------

定义了函数之后，就相当于有了一个具有某些功能的代码，想要让这些代码能够执行，需要调用它。调用函数很简单，通过“函数名()”即可完成调用。

2. 函数的参数

先思考一个问题：现在需要定义一个函数，这个函数能够完成2个数的乘法运算，并且把结果打印出来，以下的代码可以实现吗？这样设计有什么缺陷吗？代码如下：

def mul2():    
    a = 7    
    b = 9    
    c = a*b    
    print (c)

以上代码可以完成两个数值的相乘，但只适用于特定的两个数值。如果要使该函数更通用，即能计算任意两个数的乘积，在定义函数的时候可以让函数接收要处理的数据，就解决了这个问题，这就是函数的参数。 定义带有参数的函数代码如下：

def mul2(a, b):     
    c = a*b    
    print (c)

调用上面函数的方法是调用函数名字，并且在括号里输入函数要处理的具体数据“(参数)”，代码如下：

def mul2(a, b):     
    c = a*b    
    print (c)
    
mul2(8,9) #调用带有参数的函数时，需要在小括号中传递数据  
72

另外，关于函数参数，有两个具体的概念“形参”和“实参”：

（1）定义时，小括号中的参数，用来接收参数用的，称为 “形参”。

（2）调用时，小括号中的参数，用来传递给函数用的，称为 “实参”。

其中，形参可以分别是缺省参数，不定长参数； 实参可以分为位置参数和关键字参数。

1)实参的位置参数

函数调用时，按形参的位置，从左往右，一一匹配传递参数。位置参数必须一一对应，缺一不可，代码如下：

def mul2(a, b):     
    c = a*b    
    print (c)
    
mul2(7.,9) #7，9这两个实参的传递方法是位置参数
63.0
2)实参的关键字参数

函数调用时，通过“形参=值”方式为函数形参传值，不用按照位置为函数形参传值，这种方式叫关键字参数，代码如下：

def mul2(a, b):     
    c = a*b    
    print (c)
mul2(9, b=7) #7，9这两个实参的传递方法是关键字参数，传入顺序可与形参定义顺序不同
63

注意：

（1）关键字参数必须在位置参数的右边，且对同一个形参不能重复传值。

（2）如果位置参数和关键字参数同时混合使用，那么顺序上必须先传位置参数，再传关键字参数。

3)形参的缺省参数

形参设定默认值，称为缺省参数，也叫默认参数，代码如下：

def mul2(a, b=1):     
    c = a*b    
    print (c)
mul2(7) 
mul2(7,9) #b为缺省参数，此时，调用函数时传入新的b，所以在函数计算时b等于9
7
63

注意：

（1）调用函数时，如果没有传入默认参数对应的实参，则使用默认值。

（2）默认参数必须在普通参数的后边。

4)形参的不定长参数

元组型不定长参数：形参变量名前面加上一个“*”，这个参数则为元组型不定长参数。元组型可变形参必须在形参列表的最后边，代码如下：

#hanshu.py
# *args 不定长参数，可以接收0~多个实参    
# 把实参的1,2,3, 包装成元组(1, 2, 3)再传递, 等价于args = (1, 2, 3)    
def func(*args):    
    # 函数内部使用，无需加*    
    print(args, type(args))    
# 函数调用    
func(1, 2, 3, 4) 
(1, 2, 3, 4) <class 'tuple'>

字典型不定长参数：定义参数时需要在形参名前添加“**”，则为字典型不定长参数。字典型可变形参必须在形参列表的最后边，代码如下：

#hanshu.py
# 把实参包装成 {'city': 'sz', 'age': 18}给kwargs传递    
# kwargs = {'city': 'sz', 'age': 18}    
def func(name, **kwargs):    
    # 同时存在形参name, name不会被包装到字典中    
    print(name)    
    print(kwargs)  # 函数内部使用，无需加*    
# 实参的写法： 变量=数据，变量=数据    
func(name='mike', city='sz', age=18)     
mike
{'city': 'sz', 'age': 18}

函数参数的关键要点总结：

（1）缺省参数需要在非缺省参数之后。

（2）关键字参数需要在位置参数之后。

（3）所有传递的关键字参数必须有对应参数，并且顺序不重要。

（4）参数只能赋值一次。

（5）缺省参数通常是可选的，可以不传递值。

3. 函数的返回值

返回值，就是程序中函数完成一件事情后，最后给调用者的结果。想要在函数中把结果返回给调用者，需要在函数中使用return关键字，代码如下：

def add2num(a, b):    
    return a+b

注意，当一个函数返回了一个数据，如果想要用这个数据，那么就需要保存。 保存函数的返回值实例代码如下：

#hanshu.py
#定义函数    
def add2num(a, b):    
    return a+b    
#调用函数，顺便保存函数的返回值    
result = add2num(72,17)    
#因为result已经保存了add2num的返回值，所以在接下来的场景中，就可以使用了    
print (result) #结果等于89
89

在Python中，在关键字return后面将多个返回值用逗号隔开即可以返回多个值。

4. 引用和引用传参

在Python中，值是靠引用来传递的。可以用id()来判断两个变量是否为同一个值的引用。可以将id值理解为变量在计算机中的内存地址标示，代码如下：

#hanshu.py
a=1    
b=a    
print(id(a)) 
print(id(b)) 
a=2    
print(id(a))      
print(id(b)) 
1657366446320
1657366446320
1657366446352
1657366446320

上述代码的图例解释如1所示。

图1 图例解释

可变数据类型列表的引用代码如下：

#hanshu.py
a=[1,2]    
b=a    
print(id(a))
print(id(b))    
a.append(3)    
print(a) 
print(id(a)) 
print(id(b))
1657473933696
1657473933696
[1, 2, 3]
1657473933696
1657473933696

上述代码的图例解释如图2所示。

图2 图例解释

因此，数据类型可变还是不可变的本质是：在改变数据具体的值时，其内存的地址索引是否改变；改变的话当前数据为不可变数据类型，不变的话则为可变数据类型。

Python中函数参数是引用传递（注意不是值传递）。因此，可变类型与不可变类型的变量分别作为函数参数时，产生的影响是不同的。具体来说，对于不可变类型，因变量不能修改，所以函数中的运算不会影响到变量自身；而对于可变类型来说，函数体中的运算有可能会更改传入的参数变量，代码如下：

#hanshu.py
a = (1,2,3)    
def add(arr):    
    arr += arr  
    
add(a)    
print(a)
(1, 2, 3)

此代码将输出 [1,2,3,1,2,3]，而不是 [1,2,3]。

当传递一个列表（或其他可变对象）给函数时，实际上是传递了这个对象的引用。因此，函数内部对该对象的任何更改将影响函数外部的该对象。

在 add 函数内部，使用了“+=”运算符，这是一个就地修改的运算符。这意味着它会修改原始列表，而不是创建一个新的列表。因此，当执行arr += arr时，实际上是将arr列表的内容添加到自身，所以结果是 [1,2,3,1,2,3]。

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