11函数返回值_作用域_enclosing闭包

函数返回值、作用域、enclosing闭包

目录

函数的返回值：... 1

作用域：... 3

enclosing闭包：... 6

默认值的作用域：... 9

可变类型默认值：... 11

函数的销毁：... 13

函数的返回值：

函数中return语句，在执行过程中只要一到return处会将函数打断直接返回，而break是退出当前loop循环，return有break作用，但比break更狠；

总结：

python函数使用return语句返回“返回值”；

所有函数都有返回值，如果没有return语句，隐式调用return None；

return语句并不一定是函数语句块的最后一条语句；

一个函数可以存在多个return语句，但只有一条可被执行，如果没有一条return语句被执行到，隐式调用return None；

如果有必要，可以显式调用return None，简写为return；

如果函数执行了return语句，函数就会返回，当前被执行的return语句之后的其它语句就不会被执行了；

作用：结束函数调用、返回值；

返回多个值：

函数不能返回多个值；

return [1,2,3]，是指明返回一个列表，是一个列表对象；

return 1,3,5，看似返回多个值，隐式的被python封装成了一个tuple；

配合解构会更加方便，如x,y,z=showlist()，x,*_,y=showlist()；

In [15]: def showplus(x):

    ...:     print(x)

    ...:     return x+1

    ...:

In [16]: showplus(5)

5

Out[16]: 6

In [17]: def showplus(x):

    ...:     print(x)

    ...:     return x+1

    ...:     print(x+1)   #会执行吗？不会，废语句

    ...:    

In [18]: showplus(5)

5

Out[18]: 6

In [20]: def guess(x):

    ...:     if x>3:

    ...:         return '>3'

    ...:     else:

    ...:         return '<3'

    ...:    

In [21]: guess(10)   #多条return语句，return可以写多个，但只能执行一个return

Out[21]: '>3'

In [22]: def showplus(x):

    ...:     print(x)

    ...:     return x+1

    ...:     return x+2   #废语句

    ...:

In [23]: showplus(5)

5

Out[23]: 6

In [24]: def fn(x):

    ...:     for i in range(x):

    ...:         if i>3:

    ...:             return i   #执行到return处会将函数打断直接返回

    ...:     else:

    ...:         print('{} is not greater than 3'.format(x))   #else段隐含有return None，一般都不写除非明确指定返回None

    ...:        

In [25]: fn(5)

Out[25]: 4

In [26]: fn(3)   #是控制台输出，不是函数返回

3 is not greater than 3

例：

In [27]: def showlist():

    ...:     return [1,3,5]   #返回一个值[1,3,5]

    ...:

In [28]: def showlist():

    ...:     return 1,3,5   #返回多个值，封装，等价于return (1,3,5)

    ...:

In [29]: x,y,z=showlist()   #使用解构提取更为方便

In [30]: x,y,z

Out[30]: (1, 3, 5)

函数嵌套：

在一个函数中定义了另外一个函数；

函数有可见范围，这就是作用域的概念（对标识符作控制），函数内定义的在函数外不可见，函数外定义的在函数内可见；

内部函数不能被外部函数直接使用，会抛NameError异常；

例：

In [31]: def outer():

    ...:     def inner():

    ...:         print('inner')

    ...:     print('outer')

    ...:     inner()

    ...:    

In [32]: outer()

outer

inner

In [33]: inner()

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-33-bc10f1654870> in <module>()

----> 1 inner()

NameError: name 'inner' is not defined

作用域：

一个标识符的可见范围，这就是标识符的作用域，一般常说的是变量的作用域；

global全局作用域，在整个程序运行环境中都可见；

local局部作用域，在函数、类，内部可见，局部变量使用范围不能超过其所在的局部作用域；

global总结

x+=1，这种是特殊形式产生的错误，原因，先引用后赋值，而python动态语言是赋值才算定义，才能被引用；解决办法，在这条语句前加x=0之类的赋值语句，或使用global告诉内部作用域去全局作用域中查找变量定义；

内部作用域使用x=5之类的赋值语句会重新定义局部作用域的变量x，但是，一旦这个作用域中使用global声明为x为全局的，那么x=5相当于在全局作用域的x赋值；

global使用原则，外部作用域变量在内部作用域可见，但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用，因为函数的目的就是为了封装，尽量与外界隔离；如果函数需要使用外部全局变量，请使用函数的形参来传参解决；一句话，不用global，学习它是为了深入理解变量作用域；

变量名解析原则（LEGB）：

local，本地作用域，局部作用域的local命名空间，函数调用时创建，调用结束消亡；

enclosing，python2.2引入了嵌套函数，实现了闭包，这个就是嵌套函数的外部函数的命名空间；

global，全局作用域，即一个模块的命名空间，模块被import时创建，解释器退出时消亡；

build-in，内建模块的命名空间，生命周期从python解释器启动时创建到解释器退出时消亡，如print(open)，print和open都是内置的变量；

一个名词的查找顺序就是LEGB，即local-->enclosing-->global-->build-in；

例：

In [1]: x=5

In [2]: def fn():

   ...:     print(x)

   ...:    

In [3]: fn()

5

例：

In [4]: x=5

In [5]: def fn():

   ...:     x+=1   #即x=x+1，如果是y=x+1或x=1均正确，而x=x+1，x=是在赋值，=右边又有x，已在用；相当于在fn内部定义一个局部变量x，那么fn内部所有x都是这个局部变量x了，但是这个x还没有完成赋值，就被右边拿来作加1操作了；解决：在x+=1前加入x=0或使用global关键字定义，使用global的话外层要有x的定义

   ...:     print(x)

   ...:    

In [6]: fn()

---------------------------------------------------------------------------

UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)

<ipython-input-6-e1d0f67027b9> in <module>()

----> 1 fn()

<ipython-input-5-9e265d33dd3d> in fn()

      1 def fn():

----> 2     x+=1

      3     print(x)

      4

UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

例：

In [8]: def fn1():

   ...:     x=1   #local variable，局部作用域，在fn1内，内部高度自治

   ...:    

In [11]: del x

In [13]: def fn2():

    ...:     pritn(x)   #x不可见

    ...:    

In [14]: fn2()

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

……

例：

In [15]: def outer():

    ...:     o=65   #外层变量作用域在内层作用域可见

    ...:     def inner():

    ...:         print('inner {}'.format(o))

    ...:         print(chr(o))

    ...:     print('outer {}'.format(o))

    ...:     inner()

    ...:    

In [16]: outer()

outer 65

inner 65

A

In [17]: def outer2():

    ...:     o=65

    ...:     def inner():

    ...:         o=97   #赋值即定义，局部作用域，内层作用域inner中定义了o，相当于当前作用域中重新定义了一个新的变量o，但这个o并没有覆盖外层作用域outer2中的o

    ...:         print('inner {}'.format(o))

    ...:         print(chr(o))

    ...:     print('outer {}'.format(o))

    ...:     inner()

    ...:    

In [18]: outer2()

outer 65

inner 97

a

例：

In [26]: x=5

In [27]: def fn():

    ...:     global x   #使用global关键字的变量，将fn内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x；全局作用域中必须有x的定义；如果全局作用域中没有定义，抛NameError异常，NameError与之前的UnboundLocalError在本质上一样

    ...:     x+=1

    ...:     print(x)

    ...:    

In [28]: fn()

6

In [29]: del x

In [30]: del fn

In [31]: def fn():

    ...:     global x

    ...:     x+=1

    ...:     print(x)

    ...:    

In [32]: fn()

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

……

NameError: name 'x' is not defined

In [34]: def foo():

    ...:     global x

    ...:     x=20   #使用global关键字的变量，将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x；但x=20赋值即定义，x在内部作用域为一个外部作用域的变量赋值，所以x+=2不会报错；这里x的作用域是全局

    ...:     x+=2

    ...:     print(x)

    ...:    

In [35]: foo()

22

In [36]: x

Out[36]: 22

enclosing闭包：

自由变量，未在本地作用域中定义的变量，如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量；

闭包，是一个概念，出现在函数嵌套中，指内层函数引用到了外层函数的自由变量，很多语言都有这个概念，最常见的js；

python3的闭包，还可使用nonlocal关键字；

python2的闭包，只能对变量中引用的元素更改（c[0]+=1,c.append(1),c.add(2)），而python3中使用nonlocal能直接用x+=1；

使用nonlocal关键字，将变量标记为在上级的局部作用域中定义，但不能是全局作用域中定义的；

标识符可以冲突，如int='abc'，将把int给覆盖了；而关键字不能冲突，如nonlocal；

In [37]: def counter():

    ...:     c=[0]   #自由变量

    ...:     def inner():

    ...:         c[0]+=1   #会报错吗？不会，与x+=1不一样，不是对c变量改变，改的是c中的元素，c已在counter中定义了，而且inner中是修改c元素的值，而不是重新定义变量

    ...:         return c[0]

    ...:     return inner   #返回的是标识符，即函数对象，有()才是调用

    ...:

In [38]: foo=counter()   #foo是callable function可调用对象，即函数对象inner，

In [39]: inner()   #全局内没有定义过inner

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-39-bc10f1654870> in <module>()

----> 1 inner()

NameError: name 'inner' is not defined

In [40]: print(foo(),foo())

1 2

In [41]: c=100   #global variable，此处的c与counter中的c不一样，inner里引用的是自由变量counter中的c

In [44]: print(foo())

3

例：

In [47]: def outer():

    ...:     c=5

    ...:     def inner():

    ...:         z=c+1   #是enclosing

    ...:         return z

    ...:     return inner

    ...:

In [48]: def outer():

    ...:     c=5

    ...:     def inner():

    ...:         c=6   #不是enclosing

    ...:         return c

    ...:     return inner

    ...:

例：

In [49]: def outer():

    ...:     count=0

    ...:     def inner():

    ...:         global count   #此global仅在inner()和最外层可见，outer中不可见，最外层中若没有定义count，在调用inner时会报错

    ...:         count+=1

    ...:         return count

    ...:     return inner

    ...:

In [51]: foo=outer()

In [52]: foo()   #最外层未定义count

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

……

NameError: name 'count' is not defined

例：

In [53]: def outer():

    ...:     count=0

    ...:     def inner():

    ...:         count+=1

    ...:         return count

    ...:     return inner

    ...:

In [54]: foo=outer()

In [55]: foo()   #会报错，使用global能解决，但使用的是全局变量而不是闭包，如果要对普通变量闭包，python3中可用nonlocal

---------------------------------------------------------------------------

……

UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

In [61]: def outer():

    ...:     global count

    ...:     def inner():

    ...:         count+=1

    ...:         return count

    ...:     return inner

    ...:

In [62]: foo=outer()

In [63]: foo()

---------------------------------------------------------------------------

……

UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

例（闭包，使用nonlocal关键字）：

In [69]: def outer():

    ...:     count=0   #count是外层函数的局部变量，被内部函数引用

    ...:     def inner():

    ...:         nonlocal count   #内部函数使用nonlocal关键字声明，count变量在上一级作用域中

    ...:         count+=1

    ...:         return count

    ...:     return inner

    ...:

In [70]: foo=outer()

In [71]: foo()

Out[71]: 1

In [72]: foo()

Out[72]: 2

例：

In [73]: a=50

In [74]: def outer():

    ...:     nonlocal a   #变量a不能在全局的作用域中

  File "<ipython-input-74-cd05dfa8d327>", line 2

    nonlocal a

    ^

SyntaxError: no binding for nonlocal 'a' found

例：

In [60]: def outer():

    ...:     count=0

    ...:     def middle():

    ...:         def inner():

    ...:             nonlocal count   #嵌套三层，是闭包

    ...:             count+=1

    ...:             return count

    ...:         return inner

    ...:     return middle

    ...:

In [61]: a=outer()

In [62]: b=a()

In [63]: c=b()

In [64]: c

Out[64]: 1

默认值的作用域：

函数的缺省值一般用不可变类型；

python把函数的默认值放在了属性中，这个属性就伴随着这个函数对象的整个生命周期，可查看foo.__defaults__属性；

属性__defaults__中使用tuple保存所有默认值，该元组中若有引用类型，是引用类型的元素变动，并不是该元组的变化；

属性__defaults__中使用tuple保存所有默认值，它不会因为在函数体内使用了它而发生改变;

位置参数的默认值在__defaults__里；

关键字参数的默认值在__kwdefaults__里；

例：

In [1]: def foo(xyz=1):

   ...:     print(xyz)

   ...:    

In [2]: foo()

1

In [3]: foo()

1

In [4]: print(xyz)

……

NameError: name 'xyz' is not defined

In [5]: def foo(xyz=[]):   #引用类型要注意，xyz在函数调用完就消亡了，此处是因为默认值与栈有关

   ...:     xyz.append(1)

   ...:     print(xyz)

   ...:    

In [6]: foo()

[1]

In [7]: foo()   #因为函数也是对象，python把函数的默认值放在了属性中，这个属性就伴随着这个函数对象的整个生命周期，可查看foo.__defaults__属性

[1, 1]

In [8]: print(xyz)

……

NameError: name 'xyz' is not defined

In [9]: foo.__defaults__   #属性中使用元组保存所有值

Out[9]: ([1, 1],)

例：

In [10]: def foo(xyz=[],m=5,n=6):

    ...:     xyz.append(100)

    ...:     print(xyz)

    ...:    

In [11]: print(1,foo.__defaults__)

1 ([], 5, 6)

In [12]: print(2,foo(),id(foo))   #函数地址没有变，即函数对象没有变，调用它，它的属性__defaults__中使用元组保存所有值；xyz默认值是引用类型，引用类型的元素变动，并不是元组的变化

[100]

2 None 140519573187848

In [14]: print(3,foo.__defaults__)

3 ([100], 5, 6)

In [15]: print(4,foo(),id(foo))

[100, 100]

4 None 140519573187848   #两次id(foo)有无变化，无，cpython的id取的是foo函数对象的地址

In [17]: print(5,foo.__defaults__)

5 ([100, 100], 5, 6)

例（非引用类型例子）：

In [19]: def foo(w,u='abc',z=123):

    ...:     print(w,u,z)

    ...:     u='xyz'

    ...:     z=789

    ...:     print(w,u,z)

    ...:    

In [20]: foo.__defaults__

Out[20]: ('abc', 123)

In [21]: foo('magedu')

magedu abc 123

magedu xyz 789

In [22]: foo.__defaults__   #属性__defaults__中使用tuple保存所有默认值，它不会因为在函数体内使用了它而发生改变

Out[22]: ('abc', 123)

可变类型默认值：

如果使用默认值，就可能修改这个默认值；

有时候这个特性是好的，有时候这种特性不好，有副作用；

如何做到按需改变？2种方法：

方1、使用shadow copy创建一个新的对象，永远不能改变传入的参数；

方2、通过值的判断，如if xyz is None:，就可灵活的选择创建或修改传入对象，这种方式更灵活，应用更广泛，很多函数的定义（很多标准库），都可看到使用None这个不可变的值作为默认参数，可以说这是一种惯用法；

例（方1）：

In [24]: def foo(xyz=[],u='abc',z=123):

    ...:     xyz=xyz[:]

    ...:     xyz.append(1)

    ...:     print(xyz)

    ...:     return xyz

    ...:

In [25]: foo()

[1]

Out[25]: [1]

In [26]: print(foo.__defaults__)

([], 'abc', 123)

In [27]: foo()

[1]

Out[27]: [1]

In [28]: print(foo.__defaults__)

([], 'abc', 123)

In [29]: foo([10])

[10, 1]

Out[29]: [10, 1]

In [30]: print(foo.__defaults__)

([], 'abc', 123)

In [31]: foo([10,5])

[10, 5, 1]

Out[31]: [10, 5, 1]

In [32]: print(foo.__defaults__)

([], 'abc', 123)

例（方2）：

In [34]: def foo(xyz=None,u='abc',z=123):   #常用，使用不可变类型默认值，如果使用缺省值None就创建一个列表，如果传入一个列表就修改这个列表

    ...:     if xyz is None:

    ...:         xyz=[]

    ...:     xyz.append(1)

    ...:     print(xyz)

    ...:     return xyz

    ...:

In [35]: foo()

[1]

Out[35]: [1]

In [36]: print(foo.__defaults__)

(None, 'abc', 123)

In [37]: foo()

[1]

Out[37]: [1]

In [38]: print(foo.__defaults__)

(None, 'abc', 123)

In [39]: foo([10])

[10, 1]

Out[39]: [10, 1]

In [40]: print(foo.__defaults__)

(None, 'abc', 123)

In [41]: foo([10,5])

[10, 5, 1]

Out[41]: [10, 5, 1]

In [42]: print(foo.__defaults__)

(None, 'abc', 123)

In [43]: a=foo([10])

[10, 1]

In [44]: print(a)

[10, 1]

In [45]: b=foo()

[1]

In [46]: a=foo(b)

[1, 1]

In [47]: print(a)

[1, 1]

In [48]: c=foo(a)

[1, 1, 1]

函数的销毁：

全局函数的销毁：

重新定义同名函数；

del语句删除函数对象；

程序结束时；

局部函数销毁：

重新在上级作用域定义同名函数；

del语句删除函数对象，引用计数减1；

上级作用域销毁时；

例：

In [49]: def foo(xyz=[],u='abc',z=123):

    ...:     xyz.append(1)

    ...:     return xyz

    ...:

In [50]: print(foo(),id(foo),foo.__defaults__)

[1] 140519584127992 ([1], 'abc', 123)

In [51]: def foo(xyz=[],u='abc',z=123):   #重新定义后，覆盖了之前的foo

    ...:     xyz.append(1)

    ...:     return xyz

    ...:

In [52]: print(foo(),id(foo),foo.__defaults__)

[1] 140519572782888 ([1], 'abc', 123)

In [53]: del foo

In [54]: print(foo(),id(foo),foo.__defaults__)

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-54-d4746b4548a6> in <module>()

----> 1 print(foo(),id(foo),foo.__defaults__)

NameError: name 'foo' is not defined

例：

In [55]: def foo(xyz=[],u='abc',z=123):

    ...:     xyz.append(1)

    ...:     def inner(a=10):

    ...:         pass

    ...:     def inner(a=100):

    ...:         print(xyz)

    ...:     print(inner)

    ...:     return inner

    ...:

In [56]: bar=foo()

<function foo.<locals>.inner at 0x7fcd43383ea0>

In [57]: print(id(foo),id(bar),foo.__defaults__,bar.__defaults__)

140519573186624 140519572782752 ([1], 'abc', 123) (100,)

In [58]: del bar

In [59]: print(id(foo),id(bar),foo.__defaults__,bar.__defaults__)

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-59-3984e90a440f> in <module>()

----> 1 print(id(foo),id(bar),foo.__defaults__,bar.__defaults__)

NameError: name 'bar' is not defined