定义函数

共计 3199 个字符，预计需要花费 8 分钟才能阅读完成。

在 Python 中，定义一个函数要使用 def 语句，依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号 :，然后，在缩进块中编写函数体，函数的返回值用return 语句返回。

我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例：

def my_abs(x):
    if x >= 0:
        return x
    else:
        return -x

print(my_abs(-99))

请自行测试并调用 my_abs 看看返回结果是否正确。

请注意，函数体内部的语句在执行时，一旦执行到 return 时，函数就执行完毕，并将结果返回。因此，函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。

如果没有 return 语句，函数执行完毕后也会返回结果，只是结果为 None。return None 可以简写为return。

在 Python 交互环境中定义函数时，注意 Python 会出现 ... 的提示。函数定义结束后需要按两次回车重新回到 >>> 提示符下：

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│Command Prompt - python                           - □ x │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│>>> def my_abs(x):                                      │
│...     if x >= 0:                                      │
│...         return x                                    │
│...     else:                                           │
│...         return -x                                   │
│...                                                     │
│>>> my_abs(-9)                                          │
│9                                                       │
│>>> _                                                   │
│                                                        │
└────────────────────────────────────────────────────────┘

如果你已经把 my_abs() 的函数定义保存为 abstest.py 文件了，那么，可以在该文件的当前目录下启动 Python 解释器，用 from abstest import my_abs 来导入 my_abs() 函数，注意 abstest 是文件名（不含 .py 扩展名）：

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│Command Prompt - python                           - □ x │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│>>> from abstest import my_abs                          │
│>>> my_abs(-9)                                          │
│9                                                       │
│>>> _                                                   │
│                                                        │
│                                                        │
└────────────────────────────────────────────────────────┘

import的用法在后续模块一节中会详细介绍。

如果想定义一个什么事也不做的空函数，可以用 pass 语句：

def nop():
    pass

pass语句什么都不做，那有什么用？实际上 pass 可以用来作为占位符，比如现在还没想好怎么写函数的代码，就可以先放一个pass，让代码能运行起来。

pass还可以用在其他语句里，比如：

if age >= 18:
    pass

缺少了pass，代码运行就会有语法错误。

调用函数时，如果参数个数不对，Python 解释器会自动检查出来，并抛出TypeError：

>>> my_abs(1, 2)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: my_abs() takes 1 positional argument but 2 were given

但是如果参数类型不对，Python 解释器就无法帮我们检查。试试 my_abs 和内置函数 abs 的差别：

>>> my_abs('A')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 2, in my_abs
TypeError: unorderable types: str() >= int()
>>> abs('A')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'

当传入了不恰当的参数时，内置函数 abs 会检查出参数错误，而我们定义的 my_abs 没有参数检查，会导致 if 语句出错，出错信息和 abs 不一样。所以，这个函数定义不够完善。

让我们修改一下 my_abs 的定义，对参数类型做检查，只允许整数和浮点数类型的参数。数据类型检查可以用内置函数 isinstance() 实现：

def my_abs(x):
    if not isinstance(x, (int, float)):
        raise TypeError('bad operand type')
    if x >= 0:
        return x
    else:
        return -x

添加了参数检查后，如果传入错误的参数类型，函数就可以抛出一个错误：

>>> my_abs('A')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in my_abs
TypeError: bad operand type

错误和异常处理将在后续讲到。

函数可以返回多个值吗？答案是肯定的。

比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点，给出坐标、位移和角度，就可以计算出新的坐标：

import math

def move(x, y, step, angle=0):
    nx = x + step * math.cos(angle)
    ny = y - step * math.sin(angle)
    return nx, ny

import math语句表示导入 math 包，并允许后续代码引用 math 包里的 sin、cos 等函数。

然后，我们就可以同时获得返回值：

>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print(x, y)
151.96152422706632 70.0

但其实这只是一种假象，Python 函数返回的仍然是单一值：

>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print(r)
(151.96152422706632, 70.0)

原来返回值是一个 tuple！但是，在语法上，返回一个 tuple 可以省略括号，而多个变量可以同时接收一个 tuple，按位置赋给对应的值，所以，Python 的函数返回多值其实就是返回一个 tuple，但写起来更方便。

请定义一个函数quadratic(a, b, c)，接收 3 个参数，返回一元二次方程 $a x^{2} + b x + c = 0 ax^2+bx+c=0$ 的两个解。

提示：

一元二次方程的求根公式为：

x = \frac{- b \pm b ^{2} - 4 a c}{2 a}

计算平方根可以调用 math.sqrt() 函数：

>>> import math
>>> math.sqrt(2)
1.4142135623730951

import math

def quadratic(a, b, c):
    pass

# 测试:
print('quadratic(2, 3, 1) =', quadratic(2, 3, 1))
print('quadratic(1, 3, -4) =', quadratic(1, 3, -4))

if quadratic(2, 3, 1) != (-0.5, -1.0):
    print('测试失败')
elif quadratic(1, 3, -4) != (1.0, -4.0):
    print('测试失败')
else:
    print('测试成功')