Python函数是一种可重复使用的代码块，用于执行特定任务，其核心意义在于提升代码的模块化、可读性、可维护性和复用性[ref_1][ref_2]。理解Python函数需要从其定义、参数、作用域、高阶特性等多个维度入手。 ### 一、函数的定义与调用 Python使用`def`关键字定义函数，基本语法如下： ```python def function_name(parameters): """可选的文档字符串（docstring）""" # 函数体：执行具体操作的代码 return value # 可选，用于返回值 ``` **示例：定义一个计算阶乘的函数** ```python def factorial(n): """计算非负整数n的阶乘""" if n == 0: return 1 else: result = 1 for i in range(1, n + 1): result *= i return result # 调用函数 print(factorial(5)) # 输出: 120 print(factorial(0)) # 输出: 1 ``` ### 二、函数参数详解 Python函数支持多种参数传递方式，使其非常灵活。 | 参数类型 | 语法示例 | 说明 | | :--- | :--- | :--- | | **位置参数** | `def func(a, b):` | 按定义顺序传递值。 | | **默认参数** | `def func(a, b=10):` | 调用时可省略，使用预设值。需注意默认参数应指向不可变对象[ref_1][ref_6]。 | | **可变位置参数** | `def func(*args):` | 接收任意数量的位置参数，打包为元组`args`。 | | **可变关键字参数** | `def func(**kwargs):` | 接收任意数量的关键字参数，打包为字典`kwargs`。 | | **关键字参数** | `def func(*, a, b)` 或调用时 `func(a=1, b=2)` | 强制使用参数名传递，提高可读性。 | **综合示例：** ```python def comprehensive_func(a, b=2, *args, c=10, **kwargs): """演示各种参数类型""" print(f"a (位置): {a}") print(f"b (默认): {b}") print(f"args (可变位置): {args}") print(f"c (关键字默认): {c}") print(f"kwargs (可变关键字): {kwargs}") comprehensive_func(1, 3, 4, 5, c=20, name='Alice', age=25) # 输出: # a (位置): 1 # b (默认): 3 # args (可变位置): (4, 5) # c (关键字默认): 20 # kwargs (可变关键字): {'name': 'Alice', 'age': 25} ``` ### 三、变量作用域与`global`、`nonlocal`关键字 Python遵循**LEGB**规则查找变量：**L**ocal（局部）-> **E**nclosing（嵌套）-> **G**lobal（全局）-> **B**uilt-in（内置）[ref_3][ref_6]。 * **局部变量**：在函数内部定义，仅函数内可见。 * **全局变量**：在模块层级定义，整个模块可见。函数内**不能直接修改**全局变量。 ```python global_var = "I'm global" def scope_demo(): local_var = "I'm local" print(local_var) # 可以访问局部变量 print(global_var) # 可以读取全局变量 # global_var = "试图修改" # 错误！这实际是创建了一个新的局部变量 scope_demo() ``` 若需在函数内**修改全局变量**，必须使用`global`关键字声明[ref_6]。 ```python count = 0 def increment(): global count # 声明count是全局变量 count += 1 increment() print(count) # 输出: 1 ``` 对于**嵌套函数**，若需修改外层（非全局）作用域的变量，需使用`nonlocal`关键字[ref_6]。 ```python def outer(): outer_var = "outer" def inner(): nonlocal outer_var # 声明outer_var来自外层作用域 outer_var = "modified by inner" inner() print(outer_var) # 输出: modified by inner outer() ``` ### 四、函数的高级特性 Python中函数是**一等对象**（First-class object），这意味着函数可以像普通数据一样被赋值、作为参数传递或作为返回值[ref_2][ref_4]。 1. **高阶函数**：接收函数作为参数或返回函数的函数。 ```python def apply_twice(func, arg): """将函数func应用两次到参数arg上""" return func(func(arg)) def add_five(x): return x + 5 result = apply_twice(add_five, 10) print(result) # 输出: 20 (10+5=15, 15+5=20) ``` 2. **Lambda表达式（匿名函数）**：用于创建简单的、单行的函数对象[ref_1][ref_4]。 ```python # 语法：lambda parameters: expression square = lambda x: x ** 2 print(square(5)) # 输出: 25 # 常用于排序等需要函数作为参数的场景 pairs = [(1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')] pairs_sorted = sorted(pairs, key=lambda pair: pair[0]) # 按元组第一个元素排序 print(pairs_sorted) # 输出: [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three')] ``` 3. **闭包**：嵌套函数可以捕获并记住其外部