『Python』函數的參數及其作用域

1. 參數類型

1.1 位置參數

顯然對位置和順序有要求，形參和實參必須一一對應，不可或缺

def show(msg):
    print(msg)

s = "I love you!"
print(s)  # I love you!

def sum(a,b):
    return a+b
    
print(sum(3,4))  # 7

1.2 默認參數

def power(x, n=2):
	s = 1
	while n > 0:
		n = n - 1
		s = s * x
	return s

power(5)  # 25

• 在使用缺省參數後，對於函數的必填參數必須在前，默認參數在後
• 默認參數在一個函數中可以有多個
• 當函數有多個參數時，把變化大的參數放前面，變化小的參數放後面。變
  化小的參數就可以作爲默認參數
• 函數調用時，優先傳入位置參數，然後剩下的默認參數允許不按照定義順序，但是必須指明傳入的形參的標識符，比如函數resign(name, gender, age = 6, city= 'Beijing')，可以這樣調用：resign('yee','male',city='Nanjing',age=8)
• 默認參數慎用可變對象，因爲每次調用對默認參數值的修改都會得到保
  存，而不是新創建對象。Default values are computed once, then re-used.

# # # # # # # # # # # # # #
# 默認參數爲可變對象的後果  #
# # # # # # # # # # # # # #
def func(n,l=[]):
    l.append(n)
    return l

print(func(1))  # [1]
print(func(2))  # [1, 2]

1.3 不定長參數

在Python 函數中，還可以定義可變參數。顧名思義，可變參數就是傳入的參數個數是可變的，可以是1 個、2 個到任意個，還可以是0 個

def sum(*num):
	total = 0
	for n in num:
		total += n
	return total

sum(1)  # 1
sum(2,3,4,5,6)  # 20
sum()  # 0

在定義函數時，在參數名前加“*”就表示該參數是不定長參數，加了“*”的參數會以元組(tuple)的形式導入。

def f(*para):
	print(para)
f(1,2,3,4)  # (1, 2, 3, 4)
f()  # ()

如果已經有一個list 或者tuple，要調用一個可變參數怎麼辦？可以這樣做：

num = [2,4,6,7,9]
sum(num[0],num[1],num[2],num[3],num[4])  # 28

# 只要傳入時實參前加上“*”
sum(*num)  # 28

*num 表示把num 這個list 的所有元素作爲可變參數傳進去。這種寫法相當有用，而且很常見。

1.4 關鍵字參數

之前說過，可變參數允許你傳入0 個或任意個參數，這些可變參數在函數調用時自動組裝
爲一個tuple；而關鍵字參數允許你傳入0 個或任意個含參數名的參數，這些關鍵字
參數在函數內部自動組裝爲一個dict。

def person(name, age, **kw):
	print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)

person('yee',26,city='Nanjing')  # name: yee age: 26 other: {'city': 'Nanjing'}

person('yee',26,city='Nanjing',job='student')  # name: yee age: 26 other: {'city': 'Nanjing', 'job': 'student'}

關鍵字參數有什麼用？它可以擴展函數的功能。比如，在person 函數裏，我們保證能接收到 name 和 age 這兩個參數，但是，如果調用者願意提供更多的參數，我們也能收到。試想你正在做一個用戶註冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關鍵字參數來定義這個函數就能滿足註冊的需求。

注意一點，傳入的key 自動變成str 了

和可變參數類似，也可以先組裝出一個dict，然後，把該dict 轉換爲關鍵字參數傳進去

extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['job'])  # name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

person('Jack', 24, **extra)  # name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

**extra 表示把 extra 這個 dict 的所有 key-value 用關鍵字參數傳入到函數的**kw 參數，kw 將獲得一個dict，注意kw 獲得的dict 是extra 的一份拷貝，對 kw 的改動不會影響到函數外的 extra。此處注意，如果是普通參數傳的是字典這種可變對象，則形參和實參可是共用一個對象的，函數內對形參更改的話會影響外部實參。

1.5 命名關鍵字參數

對於關鍵字參數，函數的調用者可以傳入任意不受限制的關鍵字參數。至於到底傳入了哪些，就需要在函數內部通過kw 檢查，但是調用者仍可以傳入不受限制的關鍵字參數。

如果要限制關鍵字參數的名字，就可以用命名關鍵字參數，例如，只接收city和job 作爲關鍵字參數。這種方式定義的函數如下：

def person(name, age, *, city, job):
	print(name,age,city,job)

和關鍵字參數**kw 不同，命名關鍵字參數需要一個特殊分隔符*，*後面的參數被視爲命名關鍵字參數，如果不加，將被視爲位置參數。調用方式如下：

person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')  # Jack 24 Beijing Engineer

如果函數定義中已經有了一個可變參數，後面跟着的命名關鍵字參數就不再需要一個特殊分隔符“*”了：

def person(name, age, *args, city, job):
	print(name, age, args, city, job)

命名關鍵字參數必須傳入參數名，如 person 函數要傳入city=xxx，這和位置參數不同，如果沒有傳入參數名，調用將報錯。

命名關鍵字參數可以有缺省值，從而簡化調用：

def person(name, age, *, city='Beijing', job):
	print(name, age, city, job)
	
person('Jack', 24, job='Engineer')  # Jack 24 Beijing Engineer

1.6 參數組合

在Python 中定義函數，這5 種參數都可以組合使用，但是請注意，參數定義的
順序必須是：

1. 位置參數
2. 帶默認值位置參數
3. 可變參數
4. 命名關鍵字參數
5. 帶默認值的命名關鍵字參數
6. 關鍵字參數

def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
	print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)

def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
	print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)

最神奇的是，通過一個 tuple 和 dict，你也可以調用上述函數：

args = (1, 2, 3, 4)
kw = {'d': 99, 'x': '#'}
f1(*args, **kw)  # a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}

args = (1, 2, 3)
kw = {'d': 88, 'x': '#'}
f2(*args, **kw)  # a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}

所以，對於任意函數，都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調用它，無論它的參數是如何定義的。

2. 參數傳遞

一般而言，可變對象是by cite，不可變對象是by value，有一個例外是關鍵字參數，字典本來是可變對象，但是此處仍然 by value

3. 變量作用域

Python 中，程序的變量並不是在哪個位置都可以訪問的，訪問權限決定於這個變量
是在哪裏賦值的。

變量的作用域決定了在哪一部分程序可以訪問哪個特定的變量名稱。Python 的作用
域一共有4 種，分別是：

• L（Local） 局部作用域
• E（Enclosing） 嵌套作用域
• G（Global） 全局作用域
• B（Built-in） 內置作用域（內置函數所在模塊的範圍）

以L –> E –> G –>B 的規則查找，即：在局部找不到，便會去局部外的局部找（例如閉包），再找不到就會去全局找，再者去內置中找。

g_count = 0 # 全局作用域
def outer():
	o_count = 1 # 作用域在outer 中
	def inner():
		i_count = 2 # 作用域在inner 中

Python 中只有模塊（module），類（class）以及函數（def、lambda）纔會引入新的作用域，其它的代碼塊（如if/elif/else/、try/except、for/while 等）是不會引入新的作用域的，也就是說這些語句內定義的變量，外部也可以訪問。

還有一種情況，當全局作用域和局部作用域變量名相同時：

total = 0
def sum(m, n):
	total = m + n
	return total
	
sum(10,20)  # 30
print(total)  # 0

• global 關鍵字
  如果在局部作用域中只是使用全局變量，而不做修改，則可以直接調用，但是，如果需要對全局變量進行修改的話，必須在修改前，用global 關鍵字聲明，注意只是聲明，不能初始化，如：global arg（√），global arg = 1（×）
• nonlocal 關鍵字
  nonlocal 關鍵字用來在函數或其他作用域中使用外層(非全局)變量。簡單說吧，這是針對嵌套作用域情況，假設作用域層次從外到內編號爲 $1,2，\cdots$ 層次 $i$ 中變量使用nonlocal 關鍵字聲明變量時，這個變量與層次 $i-1$ 中的同名變量掛鉤，與層次爲 $i$ 的其他作用域中的同名變量無關。

還有種特殊情況：

a=10
def test():
	a = a + 1  # 調用函數時會報錯，變量未定義
	print(a)