Functions | Li Jinshuo

定义与调用基础

定义: 使用 def 关键字。
Return:
- return 语句执行后，函数立即终止。
- 如果函数体执行完毕没有遇到 return，或者写了 return 但后面没跟值，默认返回 None。
对象方法调用: 语法为 obj.method(args)，例如 lst.count(1)。这实际上是将 obj 作为隐含的第一个参数传递给函数。

参数类型与规则

Python 的参数处理非常灵活，需严格掌握以下四种类型及其顺序。

1. 参数分类

Positional Args: 位置参数。按顺序对应。
Keyword Args: 关键字参数。调用时指定 name=value。
Arbitrary Posi.: *args。接收多余的位置参数，打包成 Tuple。
Arbitrary Key.: **kwargs。接收多余的关键字参数，打包成 Dict。

Note — 缺省参数 (Default Arguments) 的限制

位置限制：在函数定义时，缺省参数必须放在非缺省参数之后。 错误示例: def f(a=1, b): ... (SyntaxError) 正确示例: def f(b, a=1): ...

调用限制：一旦在调用中使用了关键字参数，其后的所有参数都必须使用关键字形式。

参数传递机制

Python 的参数传递既不是纯粹的“传值”，也不是“传引用”，而是**“传对象引用 (Call by Object Reference)”。即传入的是对象的内存地址**。

Warning — 重新赋值 vs 修改对象

函数内部的操作是否影响外部变量，取决于操作类型：

重新赋值 (Re-assignment) - 不影响外部 x = ... 只是让局部变量 x 指向了新对象，原外部对象不动。

修改对象 (Mutation) - 影响外部 x[0] = ..., x.append(), x.attr = ... 是顺着地址修改了原对象的内容。

def modify(a_list, b_list):
    # 1. 重新赋值 (Re-assignment)
    a_list = [99, 99]      # a_list 贴到了新列表上，断开了与外部的联系

    # 2. 修改内容 (Mutation)
    b_list.append(100)     # 顺着地址修改了外部传入的那个列表对象

x = [1, 2]
y = [1, 2]
modify(x, y)

print(x)  # [1, 2]       -> 未变
print(y)  # [1, 2, 100]  -> 已变

高阶特性：嵌套、装饰器与 Lambda

1. 嵌套函数 (Nested Functions)

函数内部可以定义函数，也可以将内部函数作为返回值返回（闭包的基础）。

2. 装饰器 (Decorator)

本质上是一个接收函数作为参数并返回新函数的高阶函数。

@my_decorator
def my_func():
    pass
# 等价于: my_func = my_decorator(my_func)

3. Lambda 表达式

匿名函数，通常用于简单的单行逻辑。

语法: lambda arguments: expression
注意: 只能包含一个表达式，不能包含复杂的语句（如赋值、循环）。隐式返回表达式的结果。

f = lambda x, y: x + y
print(f(1, 2))  # 输出 3

# 常用于排序
pairs = [(1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]
pairs.sort(key=lambda p: p[1]) # 按第二个元素排序

递归 (Recursion)

函数调用自身。

必须有基准情况 (Base Case) 以结束递归，否则会导致栈溢出 (RecursionError)。
每次递归调用都会在内存栈中开辟新的帧 (Frame)，保存当次调用的局部变量。

变量作用域 (Scope)

遵循 LEGB 规则：Local $\to$ Enclosing (闭包) $\to$ Global $\to$ Built-in。

修改外部变量

默认情况下，在函数内赋值会创建新的局部变量。如需修改外部变量，需声明：

global x: 声明 x 是全局变量。
nonlocal x: 声明 x 是外层嵌套函数（非全局）的变量。

count = 0  # Global

def outer():
    count = 10  # Enclosing (Outer Local)

    def inner():
        nonlocal count
        count += 1  # 修改的是 outer 的 count (变为 11)

        # global count # 语法错误！不能同时声明
        # 若用 global count，则修改的是最上面的 count (变为 1)

    inner()
    print(count) # 11

嵌套定义与闭包

函数内部可以定义函数，并返回内部函数。如果内部函数引用了外部函数的变量，则形成闭包 (Closure)。

装饰器 (Decorator)

装饰器本质上是一个高阶函数：接收一个函数，返回一个新函数（通常是对原函数的增强）。

语法糖: @decorator

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before calling")
        func()
        print("After calling")
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

# 等价于:
# say_hello = my_decorator(say_hello)