Python函数进阶使用方法实例分析

一、函数的命名空间和作用域

1、函数的命名空间

• 什么是命名空间？

假如有一串代码，观察其输出结果：

def f():
    a = 1
    return a

print(a)

输出结果：
Traceback (most recent call last):
  File "E:/python代码/11/文件一.py", line 4, in 
    print(a)
NameError: name 'a' is not defined

报错了！错误是“name 'a' is not defined”。变量a没有被定义。。。为啥？我明明定义了a=1呀！

那我们就要了解一下Python代码运行时遇到函数时怎么做的：

首先从python解释器开始执行之后，就在内存中开辟了一个空间每当遇到一个变量的时候，就把变量名和值之间的对应关系记录下来。但是当遇到函数定义的时候解释器只是象征性的将函数名读入内存，表示知道这个函数的存在了，至于函数内部的变量和逻辑解释器根本不关心。等执行到函数调用的时候，python解释器会再开辟一块内存来存储这个函数里的内容，这个时候，才关注函数里面有哪些变量，而函数中的变量会存储在新开辟出来的内存中。函数中的变量只能在函数的内部使用，并且会随着函数执行完毕，这块内存中的所有内容也会被清空。

我们给这个“存放名字与值的关系”的空间起了一个名字——叫做命名空间

代码在最开始创建的存储“变量名与值的关系”的空间叫做全局命名空间，在函数内部运行中开辟的临时的空间叫做局部命名空间

• 函数命名空间三大类

函数命名空间一共分为三大类

1、内置命名空间 —— python解释器
    # 就是python解释器一启动就可以使用的名字存储在内置命名空间中
    # 内置的名字在启动解释器的时候被加载进内存里
2、全局命名空间 —— 我们写的代码但不是函数中的代码
    # 是在程序从上到下被执行的过程中依次加载进内存的
    # 放置了我们设置的所有变量名和函数名
3、局部命名空间 —— 函数
    # 就是函数内部定义的名字
    # 当调用函数的时候 才会产生这个名称空间 随着函数执行的结束 这个命名空间就又消失了

#在局部:可以使用全局、内置命名空间中的名字
#在全局:可以使用内置命名空间中的名字，但是不能用局部中使用
#在内置:不能使用局部和全局的名字的

内置命名空间：内置命名空间中存放了Python解释器为我们提供的名字（函数）我们不需要定义，都是我们熟悉的打开解释器就能够直接使用如：input、print、str、set……

• 三种命名空间之间的加载与取值顺序

加载顺序：内置命名空间(程序运行前加载 > 全局命名空间(程序运行中：从上到下加载) > 局部命名空间(程序运行中：调用时才加载)

在局部调用时：局部命名空间 > 全局命名空间 > 内置命名空间

在全局调用时：全局命名空间 > 内置命名空间

例子：

a = 10
def f():
    a = 1
    print(a)
f()
print(a)

输出结果：
1
10

2、函数的作用域

作用域就是作用范围，按照生效范围可以分为全局作用域和局部作用域。

全局作用域：包含内置名称空间、全局名称空间，在整个文件的任意位置都能被引用、全局有效

局部作用域：局部名称空间，只能在局部范围内生效

• globals和locals方法

locals()： 函数会以字典类型返回当前位置的全部局部变量。
globals()： 函数会以字典类型返回当前位置的全部全局变量。

def func():
    a = 1
    print(locals())
    print(globals())
    print('========================分割线==========================')
func()
print(locals())
print(globals())

输出结果：

• global关键字

1、global是Python中的全局变量关键字。
2、变量分为局部变量与全局变量，局部变量又可称之为内部变量。
3、由某对象或某个函数所创建的变量通常都是局部变量，只能被内部引用，而无法被其它对象或函数引用。
4、全局变量既可以是某对象函数创建，也可以是在本程序任何地方创建。全局变量是可以被本程序所有对象或函数引用。
5、global关键字的作用是可以使得一个局部变量为全局变量

例子：

在my函数中，在 x 前面加 global，my函数将 x 赋为8，此时全局变量中的 x 值改变。需要注意的是 global 需要在函数内部声明，若在函数外声明，则函数依然无法操作 x 。

x = 4
 
def my():
    global x
    x = 8
    print("x = ", x)
 
print("x = ", x)
my()
print("x = ", x)
 
 
输出结果是：
x = 4
x = 8
x = 8

二、函数的嵌套和作用域链

• 函数的嵌套调用

def max2(x,y):
    m  = x if x>y else y
    return m

def max4(a,b,c,d):
    res1 = max2(a,b)
    res2 = max2(res1,c)
    res3 = max2(res2,d)
    return res3

ret = max4(1,2,4,3)
print(ret)

输出结果：
4

• 函数的嵌套定义

def f1():
    print("in f1")
    def f2():
        print("in f2")

    f2()
f1()

输出结果：
in f1
in f2

def f1():
    def f2():
        def f3():
            print("in f3")

        print("in f2")
        f3()

    print("in f1")
    f2()


f1()

输出结果：
in f1
in f2
in f3

• 函数的作用域链

a = 1
def outer():
    a = 5
    def inner():
        a = 2
        def inner2():
            nonlocal a
            a += 1
            print('inner2',a)
        inner2()
        print('##a##:',a)
    inner()
    print('**a**:',a)

outer()

print('全局:',a)

输出结果：
inner2 3
##a##: 3
**a**: 5
全局: 1

• nonlocal关键字

#nonlocal 只能用于局部变量，找上层中离当前函数最近一层的局部变量且外部必须有这个变量
#声明了nonlocal的内部函数的变量修改会影响到离当前函数最近一层的局部变量
#对全局无效，在内部函数声明nonlocal变量之前不能再出现同名变量
#对局部也只是对最近一层有影响

def f1():
    a = 1
    def f2():
        nonlocal a
        a = 2
    f2()
    print('a in f1 : ',a)

f1()

输出结果：
a in f1 :  2

• global关键字

# 对于不可变数据类型 在局部可是查看全局作用域中的变量
# 但是不能直接修改
# 如果想要修改，需要在程序的一开始添加global声明
# 如果在一个局部（函数）内声明了一个global变量，那么这个变量在局部的所有操作将对全局的变量有效

三、函数名的本质

1. 函数名就是内存地址

2. 函数名可以被赋值

3. 函数名可以作为容器类型的元素

4. 函数名可以作为函数的返回值

5. 函数名可以作为函数的参数

def func():
    print(123)
func()
print(func)
# 函数名就是内存地址
# 函数名可以被赋值
func2 = func
func2()

#函数名可以作为容器类型的元素
l = [func,func2]
for i in l:
    i()
def func():
    print(123)

def wahaha(f):
    f()
    return f            #函数名可以作为函数的返回值
qqxing = wahaha(func)   #函数名可以作为函数的参数
qqxing()

输出结果：
123

123
123
123
123
123

• 思考

如果我自己定义了一个input函数（作用：调用该函数就打印'在下周周ovo'），会不会与内置的input函数有冲突呢？

def input(a):
    print('在下周周ovo')

那么接下来的代码怎么运行呢？

def input(a):
    print('在下周周ovo')

def func():
    input('请输入')
    print(input)

func()

答案：

四、闭包

• 闭包函数的概念

内部函数包含对外部作用域而非全剧作用域名字的引用，该内部函数称为闭包函数
#函数内部定义的函数称为内部函数

由于有了作用域的关系，我们就不能拿到函数内部的变量和函数了。如果我们就是想拿怎么办呢？返回呀！

如果函数内的变量我们要想在函数外部用，可以直接返回这个变量，那么如果我们想在函数外部调用函数内部的函数呢？那就直接将函数名字作为返回值就好

def outer():
    a = 1
    def inner():
        print(a)    #内部函数调用了外部变量a
    return inner

inn = outer()
inn()

输出结果：
1

• 闭包函数的判断方法

判断闭包函数的方法__closure__

当运行后，如果有cell的话，就表示是闭包函数。如果没有就不是。

#输出的__closure__有cell元素 ：是闭包函数
def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f = func()
f()

#输出的__closure__为None ：不是闭包函数
name = 'egon'
def func2():
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f2 = func2()
f2()

输出结果：
(,)
eva
None
egon

• 闭包嵌套

顾名思义是两个或以上的闭包函数嵌套在一起

def wrapper():
    money = 10
    def func():
        name = 'zhou'    
        def inner():
            print(name,money)    #引用了func()函数中name变量引用了wrapper()函数中money变量
        return inner
    return func

f = wrapper()
i = f()
i()

输出结果：
zhuo 10

小结

#func(一个函数名)  --->>对应函数的内存地址
#函数名（）---函数调用
#函数的内存地址----（）函数的调用
# 作用域两种
# 全局作用域 —— 作用在全局 —— 内置和全局名字空间中的名字都属于全局作用域  ——globals()
# 局部作用域 —— 作用在局部 —— 函数（局部名字空间中的名字属于局部作用域） ——#locals()globals() : 永远打印全局的名字
#locals()  : 输出什么 根据locals所在位置
#在代码中要尽量少定义全局变量，多使用返回值和接收返回值
#函数的嵌套：
        嵌套调用
        嵌套定义：定义在内部的函数无法直接在全局被调用
#函数名的本质：
        就是一个变量，保存了函数所在的内存地址
#闭包：
        内部函数包含对外部作用域而非全剧作用域名字的引用，该内部函数称为闭包函数