Python中的函数（二）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Python中的函数（二）

　　在上一篇文章中提到了Python中函数的定义和使用，在这篇文章里我们来讨论下关于函数的一些更深的话题。在学习C语言函数的时候，遇到的问题主要有形参实参的区别、参数的传递和改变、变量的作用域。同样在Python中，关于对函数的理解和使用也存在这些问题。下面来逐一讲解。

一.函数形参和实参的区别

　　相信有过编程语言经验的朋友对形参和实参这两个东西并不陌生。形参全称是形式参数，在用def关键字定义函数时函数名后面括号里的变量称作为形式参数。实参全称为实际参数，在调用函数时提供的值或者变量称作为实际参数。举个例子：

#这里的a和b就是形参
def add(a,b):
    return a+b

#这里的1和2是实参
add(1,2)
x=2
y=3
#这里的x和y是实参
add(x,y)

二.参数的传递和改变

　　在大多数高级语言当中，对参数的传递方式这个问题的理解一直是个难点和重点，因为它理解起来并不是那么直观明了，但是不理解的话在编写程序的时候又极其容易出错。下面我们来探讨一下Python中的函数参数的传递问题。

　　首先在讨论这个问题之前，我们需要明确一点就是在Python中一切皆对象，变量中存放的是对象的引用。这个确实有点难以理解，“一切皆对象”？对，在Python中确实是这样，包括我们之前经常用到的字符串常量，整型常量都是对象。不信的话可以验证一下：

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

　　这段代码的运行结果是：

　　

　　先解释一下函数id( )的作用。下面这段话是官方文档对id()函数的解释：

　　

　　显而易见，id(object)函数是返回对象object在其生命周期内位于内存中的地址，id函数的参数类型是一个对象，因此对于这个语句

id(2)没有报错，就可以知道2在这里是一个对象。下面再看几个例子：

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

　　其运行结果为：

　　

　　从结果可以看出，id(x)和id(2)的值是一样的，id(y)和id('hello')的值也是一样的。

　　在Python中一切皆对象，像2，'hello'这样的值都是对象，只不过5是一个整型对象，而'hello'是一个字符串对象。上面的x=2，在Python中实际的处理过程是这样的：先申请一段内存分配给一个整型对象来存储整型值2，然后让变量x去指向这个对象，实际上就是指向这段内存（这里有点和C语言中的指针类似）。而id(2)和id(x)的结果一样，说明id函数在作用于变量时，其返回的是变量指向的对象的地址。因为变量也是对象，所以在这里可以将x看成是对象2的一个引用。

　　下面再看几个例子：

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

　　其运行结果为：

　　

　　从运行结果可以看到id(x)和id(y)的结果是相同的，id(s)和id(t)的结果也是相同的。这说明x和y指向的是同一对象，而t和s也是指向的同一对象。x=2这句让变量x指向了int类型的对象2，而y=2这句执行时，并不重新为2分配空间，而是让y直接指向了已经存在的int类型的对象2.这个很好理解，因为本身只是想给y赋一个值2，而在内存中已经存在了这样一个int类型对象2，所以就直接让y指向了已经存在的对象。这样一来不仅能达到目的，还能节约内存空间。t=s这句变量互相赋值，也相当于是让t指向了已经存在的字符串类型的对象'hello'（这个原理和C语言中指针的互相赋值有点类似）。

　　看这幅图就理解了：

　　

　　下面再看几个例子：

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

　　运行结果为：

　　

　　下面来分析一下这个结果，两次的id(x)的值不同，这个可能让人有点难以理解。注意，在Python中，单一元素的对象是不允许更改的，比如整型数据、字符串、浮点数等。x=3这句的执行过程并不是先获取x原来指向的对象的地址，再把内存中的值更改为3，而是新申请一段内存来存储对象3，再让x去指向对象3，所以两次id(x)的值不同。然而为何改变了L中的某个子元素的值后，id(L)的值没有发生改变？在Python中，复杂元素的对象是允许更改的，比如列表、字典、元组等。Python中变量存储的是对象的引用，对于列表，其id()值返回的是列表第一个子元素L[0]的存储地址。就像上面的例子，L=[1,2,3]，这里的L有三个子元素L[0]，L[1]，L[2]，L[0]、L[1]、L[2]分别指向对象1、2、3，id(L)值和对象3的存储地址相同，看下面这个图就明白了：

　　

　　因为L和M指向的是同一对象，所以在更改了L中子元素的值后，M也相应改变了，但是id(L)值并没有改变，因为这句L[0]=2只是让L[0]重新指向了对象2，而L[0]本身的存储地址并没有发生改变，所以id(L)的值没有改变（ id(L)的值实际等于L[0]本身的存储地址）。

 

　　下面就来讨论一下函数的参数传递和改变这个问题。

　　在Python中参数传递采用的是值传递，这个和C语言有点类似。先看几个例子：

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
    

　　程序运行结果为：

　　

　　从结果可以看出，执行modify1( )之后，n和L都没有发生任何改变；执行modify2( )后，n还是没有改变，L发生了改变。因为在Python中参数传递采用的是值传递方式，在执行函数modify1时，先获取n和L的id( )值，然后为形参m和K分配空间，让m和K分别指向对象100和对象[1,2,3]。m=2这句让m重新指向对象2，而K=[4,5,6]这句让K重新指向对象[4,5,6]。这种改变并不会影响到实参n和L，所以在执行modify1之后，n和L没有发生任何改变；在执行函数modify2时，同理，让m和K分别指向对象2和对象[1,2,3]，然而K[0]=0让K[0]重新指向了对象0（注意这里K和L指向的是同一段内存），所以对K指向的内存数据进行的任何改变也会影响到L，因此在执行modify2后，L发生了改变。

三.变量的作用域

　　在Python中，也存在作用域这个问题。在Python中，会为每个层次生成一个符号表，里层能调用外层中的变量，而外层不能调用里层中的变量，并且当外层和里层有同名变量时，外层变量会被里层变量屏蔽掉。举个例子：

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

function()        
    

　　在函数function中，while循环外面和while循环里面都有变量x，此时，while循环外面的变量x会被屏蔽掉。注意在函数内部定义的变量作用域都仅限于函数内部，在函数外部是不能够调用的，一般称这种变量为局部变量。

　　还有一种变量叫做全局变量，它是在函数外部定义的，作用域是整个文件。全局变量可以直接在函数里面应用，但是如果要在函数内部改变全局变量，必须使用global关键字进行声明。

x=2

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

fun1()
fun2()
print x

　　关于函数的形参和实参、参数的传递以及变量的作用域问题这里就讨论这么多了，关于函数参数的类型问题会在《Python中的函数（三）》中继续讲解。