Python中的函數（二）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Python中的函數（二）

　　在上一篇文章中提到了Python中函數的定義和使用，在這篇文章里我們來討論下關於函數的一些更深的話題。在學習C語言函數的時候，遇到的問題主要有形參實參的區別、參數的傳遞和改變、變量的作用域。同樣在Python中，關於對函數的理解和使用也存在這些問題。下面來逐一講解。

一.函數形參和實參的區別

　　相信有過編程語言經驗的朋友對形參和實參這兩個東西並不陌生。形參全稱是形式參數，在用def關鍵字定義函數時函數名后面括號里的變量稱作為形式參數。實參全稱為實際參數，在調用函數時提供的值或者變量稱作為實際參數。舉個例子：

#這里的a和b就是形參
def add(a,b):
    return a+b

#這里的1和2是實參
add(1,2)
x=2
y=3
#這里的x和y是實參
add(x,y)

二.參數的傳遞和改變

　　在大多數高級語言當中，對參數的傳遞方式這個問題的理解一直是個難點和重點，因為它理解起來並不是那么直觀明了，但是不理解的話在編寫程序的時候又極其容易出錯。下面我們來探討一下Python中的函數參數的傳遞問題。

　　首先在討論這個問題之前，我們需要明確一點就是在Python中一切皆對象，變量中存放的是對象的引用。這個確實有點難以理解，“一切皆對象”？對，在Python中確實是這樣，包括我們之前經常用到的字符串常量，整型常量都是對象。不信的話可以驗證一下：

print id(5)
print id('python')
x=2
print id(x)
y='hello'
print id(y)

 

　　這段代碼的運行結果是：

　　

　　先解釋一下函數id( )的作用。下面這段話是官方文檔對id()函數的解釋：

　　

　　顯而易見，id(object)函數是返回對象object在其生命周期內位於內存中的地址，id函數的參數類型是一個對象，因此對於這個語句

id(2)沒有報錯，就可以知道2在這里是一個對象。下面再看幾個例子：

x=2
print id(2)
print id(x)
y='hello'
print id('hello')
print id(y)

　　其運行結果為：

　　

　　從結果可以看出，id(x)和id(2)的值是一樣的，id(y)和id('hello')的值也是一樣的。

　　在Python中一切皆對象，像2，'hello'這樣的值都是對象，只不過5是一個整型對象，而'hello'是一個字符串對象。上面的x=2，在Python中實際的處理過程是這樣的：先申請一段內存分配給一個整型對象來存儲整型值2，然后讓變量x去指向這個對象，實際上就是指向這段內存（這里有點和C語言中的指針類似）。而id(2)和id(x)的結果一樣，說明id函數在作用於變量時，其返回的是變量指向的對象的地址。因為變量也是對象，所以在這里可以將x看成是對象2的一個引用。

　　下面再看幾個例子：

x=2
print id(x)
y=2
print id(y)
s='hello'
print id(s)
t=s
print id(t)

　　其運行結果為：

　　

　　從運行結果可以看到id(x)和id(y)的結果是相同的，id(s)和id(t)的結果也是相同的。這說明x和y指向的是同一對象，而t和s也是指向的同一對象。x=2這句讓變量x指向了int類型的對象2，而y=2這句執行時，並不重新為2分配空間，而是讓y直接指向了已經存在的int類型的對象2.這個很好理解，因為本身只是想給y賦一個值2，而在內存中已經存在了這樣一個int類型對象2，所以就直接讓y指向了已經存在的對象。這樣一來不僅能達到目的，還能節約內存空間。t=s這句變量互相賦值，也相當於是讓t指向了已經存在的字符串類型的對象'hello'（這個原理和C語言中指針的互相賦值有點類似）。

　　看這幅圖就理解了：

　　

　　下面再看幾個例子：

x=2
print id(2)
print id(x)
x=3
print id(3)
print id(x)
L=[1,2,3]
M=L
print id(L)
print id(M)
print id(L[2])
L[0]=2
print id(L)
print M

　　運行結果為：

　　

　　下面來分析一下這個結果，兩次的id(x)的值不同，這個可能讓人有點難以理解。注意，在Python中，單一元素的對象是不允許更改的，比如整型數據、字符串、浮點數等。x=3這句的執行過程並不是先獲取x原來指向的對象的地址，再把內存中的值更改為3，而是新申請一段內存來存儲對象3，再讓x去指向對象3，所以兩次id(x)的值不同。然而為何改變了L中的某個子元素的值后，id(L)的值沒有發生改變？在Python中，復雜元素的對象是允許更改的，比如列表、字典、元組等。Python中變量存儲的是對象的引用，對於列表，其id()值返回的是列表第一個子元素L[0]的存儲地址。就像上面的例子，L=[1,2,3]，這里的L有三個子元素L[0]，L[1]，L[2]，L[0]、L[1]、L[2]分別指向對象1、2、3，id(L)值和對象3的存儲地址相同，看下面這個圖就明白了：

　　

　　因為L和M指向的是同一對象，所以在更改了L中子元素的值后，M也相應改變了，但是id(L)值並沒有改變，因為這句L[0]=2只是讓L[0]重新指向了對象2，而L[0]本身的存儲地址並沒有發生改變，所以id(L)的值沒有改變（ id(L)的值實際等於L[0]本身的存儲地址）。

 

　　下面就來討論一下函數的參數傳遞和改變這個問題。

　　在Python中參數傳遞采用的是值傳遞，這個和C語言有點類似。先看幾個例子：

def modify1(m,K):
    m=2
    K=[4,5,6]
    return 
    
def modify2(m,K):
    m=2
    K[0]=0
    return

n=100
L=[1,2,3]
modify1(n,L)
print n
print L
modify2(n,L)
print n
print L
    

　　程序運行結果為：

　　

　　從結果可以看出，執行modify1( )之后，n和L都沒有發生任何改變；執行modify2( )后，n還是沒有改變，L發生了改變。因為在Python中參數傳遞采用的是值傳遞方式，在執行函數modify1時，先獲取n和L的id( )值，然后為形參m和K分配空間，讓m和K分別指向對象100和對象[1,2,3]。m=2這句讓m重新指向對象2，而K=[4,5,6]這句讓K重新指向對象[4,5,6]。這種改變並不會影響到實參n和L，所以在執行modify1之后，n和L沒有發生任何改變；在執行函數modify2時，同理，讓m和K分別指向對象2和對象[1,2,3]，然而K[0]=0讓K[0]重新指向了對象0（注意這里K和L指向的是同一段內存），所以對K指向的內存數據進行的任何改變也會影響到L，因此在執行modify2后，L發生了改變。

三.變量的作用域

　　在Python中，也存在作用域這個問題。在Python中，會為每個層次生成一個符號表，里層能調用外層中的變量，而外層不能調用里層中的變量，並且當外層和里層有同名變量時，外層變量會被里層變量屏蔽掉。舉個例子：

def function():
    x=2
    count=2
    while count>0:
        x=3
        print x
        count=count-1

function()        
    

　　在函數function中，while循環外面和while循環里面都有變量x，此時，while循環外面的變量x會被屏蔽掉。注意在函數內部定義的變量作用域都僅限於函數內部，在函數外部是不能夠調用的，一般稱這種變量為局部變量。

　　還有一種變量叫做全局變量，它是在函數外部定義的，作用域是整個文件。全局變量可以直接在函數里面應用，但是如果要在函數內部改變全局變量，必須使用global關鍵字進行聲明。

x=2

def fun1():
    print x
    
def fun2():
    global x
    x=3
    print x

fun1()
fun2()
print x

　　關於函數的形參和實參、參數的傳遞以及變量的作用域問題這里就討論這么多了，關於函數參數的類型問題會在《Python中的函數（三）》中繼續講解。