引言
在编写程序时，函数是一种强大的工具。它们可以将代码逻辑模块化，减少重复代码的编写，并提高程序的可读性和可维护性。无论是初学者还是资深开发者，深入理解函数的使用和设计都是编写高质量代码的基础。本文将从基础概念开始，逐步讲解 Python 中的函数及其高级特性。
一、定义
Python 中使用 def 关键字来定义函数：
# 基本函数定义和调用
def greet():
print("Hello, Python!")
# 调用函数
greet()
说明：
def关键字用于定义函数。greet是函数名称，可随意命名，但要为意义明确的词。()表示函数可以接收参数，如果不需要参数，可以空着。- 函数体中的代码是缩进的，Python 使用缩进来确定代码的层次结构。
函数还可以定义文档字符串（docstring），用于描述函数的功能：
def greet():
"""这是一个简单的问候函数"""
print("Hello, Python!")
print(greet.__doc__) # 输出函数的文档字符串
二、参数
1. 位置传参
位置传参是最常见的参数传递方式，按照参数顺序传递：
def greet(name, age):
print(f"Hello, {name}. You are {age} years old.")
greet("Alice", 25) # Hello, Alice. You are 25 years old.
注意：传递的参数数量必须与函数定义中的参数数量一致，否则会报错。
2. 关键字传参
通过参数名显式传递值，不依赖顺序：
def greet(name, age):
print(f"Hello, {name}. You are {age} years old.")
greet(age=25, name="Alice") # Hello, Alice. You are 25 years old.
关键字传参特别适合参数较多且顺序容易混淆的情况，可以提高代码的可读性。
3. 默认传参
函数定义时为参数提供默认值，调用时可选择性传参：
def greet(name="World"):
print(f"Hello, {name}!")
greet() # Hello, World!
greet("Alice") # Hello, Alice!
说明：默认参数必须定义在非默认参数之后，否则会引发语法错误。
4. 不定长传参
当参数个数不确定时，可以使用 *args 和 **kwargs：
*args接收不定数量的位置参数：
def sum_all(*args):
return sum(args)
print(sum_all(1, 2, 3, 4)) # 10
**kwargs接收不定数量的关键字参数：
def print_info(**kwargs):
for key, value in kwargs.items():
print(f"{key}: {value}")
print_info(name="Alice", age=30) # name: Alice \n age: 30
结合使用：
def func(a, b, *args, **kwargs):
print(f"a: {a}, b: {b}")
print(f"args: {args}")
print(f"kwargs: {kwargs}")
func(1, 2, 3, 4, name="Alice", age=25)
# 输出：
# a: 1, b: 2
# args: (3, 4)
# kwargs: {'name': 'Alice', 'age': 25}
三、函数的返回值
函数使用 return 语句返回结果：
def add(a, b):
return a + b
result = add(3, 5)
print(result) # 8
说明：
- 没有
return的函数默认返回None。 return后可以跟任意类型的数据，也可以返回多个值：
def divide_and_remainder(a, b):
return a // b, a % b
quotient, remainder = divide_and_remainder(10, 3)
print(quotient, remainder) # 3 1
函数的返回值可以是任何对象，包括列表、字典，甚至是函数本身：
def outer_function():
def inner_function():
return "Hello from inner function"
return inner_function
func = outer_function()
print(func()) # Hello from inner function
四、局部变量和全局变量
局部变量
函数中定义的变量是局部变量，仅在函数内部有效：
x = 10
def func():
x = 5 # 函数内部变量
print(x)
func() # 5
print(x) # 10
全局变量
如需在函数中修改全局变量，需使用 global 声明：
x = 10
def func():
global x
x = 5
func()
print(x) # 5
嵌套函数与闭包
Python 还支持嵌套函数，内层函数可以访问外层函数的变量（闭包）：
def outer():
x = 10
def inner():
print(x)
inner()
outer() # 10
通过闭包可以实现函数内的动态行为：
def multiplier(factor):
def multiply(number):
return number * factor
return multiply
double = multiplier(2)
print(double(5)) # 10
五、总结
函数是 Python 的核心组成部分，合理使用函数可以极大地提高代码的可读性和可维护性。从参数传递到返回值设计，再到作用域管理，Python 提供了灵活且强大的函数支持。此外，高阶函数与闭包等特性使 Python 的函数式编程更加方便。
通过熟练掌握函数的使用方法，你将能够编写出更高效、更优雅的代码，为构建复杂的程序打下坚实的基础。
