在C#中沒有獨(dú)立的函數(shù)存在，只有類的（動態(tài)或靜態(tài)）方法這一概念，它指的是類中用于執(zhí)行計算或其它行為的成員。在Python中，你可以使用類似C#的方式定義類的動態(tài)或靜態(tài)成員方法，因為它與C#一樣支持完全的面向?qū)ο缶幊?。你也可以用過程式編程的方式來編寫Python程序，這時Python中的函數(shù)與類可以沒有任何關(guān)系，類似C語言定義和使用函數(shù)的方式。此外，Python還支持函數(shù)式編程，雖然它對函數(shù)式編程的支持不如LISP等語言那樣完備，但適當(dāng)使用還是可以提高我們工作的效率。

本章主要介紹在過程編程模式下Python中函數(shù)的定義和使用方法，關(guān)于在面向?qū)ο缶幊讨腥绾问褂煤瘮?shù)，我們將在下一章再討論。此外，我還會簡要介紹Python中的函數(shù)編程功能。

3.1  函數(shù)的定義

函數(shù)定義是最基本的行為抽象代碼，也是軟件復(fù)用最初級的方式。Python中函數(shù)的定義語句由def關(guān)鍵字、函數(shù)名、括號、參數(shù)（可選）及冒號:組成。下面是幾個簡單的函數(shù)定義語句：

 1 # -*- coding: utf-8 -*-
 2 #定義沒有參數(shù)、也沒有返回值的函數(shù)
 3  def F1():
 4     print 'hello kitty!'
 5  #定義有參數(shù)和一個返回值的函數(shù)
 6  def F2(x,y):
 7     a = x + y
 8     return a
 9  #定義有多個返回值的函數(shù)，用逗號分割不同的返回值，返回結(jié)果是一個元組
10  def F3(x,y):
11     a = x/y
12     b = x%y
13     return a,b

可能你已經(jīng)注意到了，Python定義函數(shù)的時候并沒有約束參數(shù)的類型，它以最簡單的形式支持了泛型編程。你可以輸入任意類型的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，只要這些類型支持函數(shù)內(nèi)部的操作（當(dāng)然必要時需要在函數(shù)內(nèi)部做一些類型判斷、異常處理之類的工作）。

3.2  函數(shù)的參數(shù)

3.2.1  C#與Python在函數(shù)參數(shù)定義方面的差別

C#中方法的參數(shù)有四種類型:

(1) 值參數(shù)不含任何修飾符
(2) 引用型參數(shù)以ref 修飾符聲明（Python中沒有對應(yīng)的定義方式）
(3) 輸出參數(shù)以out 修飾符聲明（Python中不需要，因為函數(shù)可以有多個返回值）
(4) 數(shù)組型參數(shù)以params 修飾符聲明

Python中函數(shù)參數(shù)的形式也有四種類型：

(1) f(arg1,arg2,...) 這是最常用的函數(shù)定義方式
(2) f(arg1=value1,arg2=value2,...,argN=valueN) 這種方式為參數(shù)提供了默認(rèn)值，同時在調(diào)用函數(shù)時參數(shù)順序可以變化，也稱為關(guān)鍵字參數(shù)。
(3) f(*arg) arg代表了一個tuple，類似C#中的params修飾符作用，可以接受多個參數(shù)
(4) f(**arg) 傳入的參數(shù)在函數(shù)內(nèi)部是保存在名稱為arg的dict中,調(diào)用的時候需要使用如f(a1=v1,a2=v2)的形式。

可以看出，Python函數(shù)參數(shù)定義與C#相比，最大的兩個區(qū)別是支持關(guān)鍵字參數(shù)和字典參數(shù)。

3.29更新：根據(jù)JeffreyZhao提示，C# 4.0 已經(jīng)支持命名參數(shù)（即關(guān)鍵字參數(shù)）和可選參數(shù)（即參數(shù)默認(rèn)值），詳情可見生魚片blog上的：《C#4.0新特性:可選參數(shù),命名參數(shù),Dynamic》。在此向兩位致謝。

3.2.2  關(guān)鍵字參數(shù)

關(guān)鍵字參數(shù)可以使我們調(diào)用含有很多參數(shù)、同時一些參數(shù)具有默認(rèn)值的Python函數(shù)變得更簡單，也是Python實現(xiàn)函數(shù)重載的一種重要手段（到類與對象部分再詳細(xì)說這個問題）。下面的例子說明了如何定義和調(diào)用含關(guān)鍵字參數(shù)的函數(shù)（引自Guido van Rossum《Python入門》，包括后面的幾個例子）：

1 def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom', type='Norwegian Blue'):
2     print "-- This parrot wouldn't", action,
3     print "if you put", voltage, "Volts through it."
4     print "-- Lovely plumage, the", type
5     print "-- It's", state, "!"

可以用如下幾種方式調(diào)用：

1 parrot(1000)                        # 缺省值
2  parrot(action = 'VOOOOOM', voltage = 1000000)        # 關(guān)鍵字，缺省值，次序可變
3  parrot('a thousand', state = 'pushing up the daisies')#  位置參數(shù)，缺省值，關(guān)鍵字
4  parrot('a million', 'bereft of life', 'jump')        # 位置參數(shù)，缺省值

但以下幾種調(diào)用方式是錯誤的：

1 parrot()                     # 非缺省的參數(shù)沒有提供
2  parrot(voltage=5.0, 'dead')  # 關(guān)鍵字參數(shù)后面又出現(xiàn)了非關(guān)鍵字參數(shù)
3  parrot(110, voltage=220)     # 參數(shù)值重復(fù)提供
4  parrot(actor='John Cleese')  # 未知關(guān)鍵字

3.2.3  字典參數(shù)

如果形參表中有一個形為**name的形參，在調(diào)用時這個形參可以接收一個字典，字典中包含所有不與任何形參匹配的關(guān)鍵字參數(shù)。例如下面的函數(shù)：

1 def cheeseshop(**keywords):
2     for kw in keywords.keys(): print kw, ':', keywords[kw]

就可以象下面這樣調(diào)用：

1 cheeseshop(client='John Cleese',
2            shopkeeper='Michael Palin',
3            sketch='Cheese Shop Sketch')

結(jié)果顯示：

client : John Cleese
shopkeeper : Michael Palin
sketch : Cheese Shop Sketch

3.2.4   函數(shù)參數(shù)調(diào)用的順序

調(diào)用Python函數(shù)時，參數(shù)書寫的順序分別為：非關(guān)鍵字參數(shù)，關(guān)鍵字參數(shù)，元組參數(shù)，字典參數(shù)。請記住以下幾點規(guī)則：

    * 通過位置分配非關(guān)鍵字參數(shù)
    * 通過匹配變量名分配關(guān)鍵字參數(shù)
    * 其他額外的非關(guān)鍵字參數(shù)分配到*name元組中
    * 其他額外的關(guān)鍵字參數(shù)分配到**name的字典中
    * 用默認(rèn)值分配給在調(diào)用時未得到分配的參數(shù)

一般說來，實參表中非關(guān)鍵字參數(shù)在前，關(guān)鍵字參數(shù)在后，關(guān)鍵字名字必須是形參名字。形參有沒有缺省值都可以用關(guān)鍵字參數(shù)的形式調(diào)用。每一形參至多只能對應(yīng)一個實參，因此，已經(jīng)由位置參數(shù)傳入值的形參就不能在同一調(diào)用中再作為關(guān)鍵字參數(shù)。

總之，由于Python的函數(shù)參數(shù)定義和調(diào)用方式太靈活了，所以一開始容易把人搞暈。不過可以慢慢來，你會越來越發(fā)現(xiàn)Python的簡便所在。

3.3  函數(shù)文檔

在C#，可以使用文檔XML標(biāo)記對函數(shù)進(jìn)行注釋，這樣在VS等IDE中，輸入函數(shù)名后就會提示函數(shù)的功能、參數(shù)及返回值等的說明，方便函數(shù)的調(diào)用者。在Python中，也有類似的功能，即文檔字符串（Docstrings）。但Python的文檔字符串不像C#中的文檔XML標(biāo)記那么豐富，基本等同于C#中的<summary>標(biāo)記，下面讓我們一起來通過一個例子了解一下（引自《簡明Python教程》）：

 1     def printMax(x, y):
 2         '''Prints the maximum of two numbers.
 3 
 4         The two values must be integers.'''
 5         x = int(x) # convert to integers, if possible
 6          y = int(y)
 7 
 8         if x > y:
 9             print x, 'is maximum'
10         else:
11             print y, 'is maximum'
12 
13     printMax(3, 5)
14     print printMax.__doc__ 

    輸出

    $ python func_doc.py
    5 is maximum
    Prints the maximum of two numbers.

            The two values must be integers.

在上述函數(shù)中，第一個邏輯行的字符串是這個函數(shù)的文檔字符串。文檔字符串的慣例是一個多行字符串，它的首行以大寫字母開始，句號結(jié)尾。第二行是空行，從第三行開始是詳細(xì)的描述，描述對象的調(diào)用方法、參數(shù)說明、返回值等具體信息。

可以使用__doc__（注意雙下劃線）調(diào)用printMax函數(shù)的文檔字符串屬性（屬于函數(shù)的名稱，請記住Python把每一樣?xùn)|西都作為對象，包括這個函數(shù)）。它等同于用Python的內(nèi)建函數(shù)help()讀取函數(shù)的說明。很多Python的IDE也依賴于函數(shù)的文檔字符串進(jìn)行代碼的智能提示，因此我們在編寫函數(shù)時應(yīng)養(yǎng)成編寫文檔字符串的習(xí)慣。

3.4  函數(shù)編程

Python中加入了一些在函數(shù)編程語言和Lisp中常見的功能，如匿名函數(shù)、高階函數(shù)及列表內(nèi)涵等，關(guān)于最后一個問題我在《2 運(yùn)算符、表達(dá)式和流程控制》已經(jīng)介紹過了，本章只介紹匿名函數(shù)和高階函數(shù)。

3.4.1  匿名函數(shù)

lambda函數(shù)是匿名函數(shù)，用來定義沒有名字的函數(shù)對象。在Python 中，lambda只能包含表達(dá)式：lambda arg1, arg2 ... : expression。lambda 關(guān)鍵字后就是逗號分隔的形參列表，冒號后面是一個表達(dá)式，表達(dá)式求值的結(jié)果為lambda的返回值。

雖然lambda的濫用會嚴(yán)重影響代碼可讀性，不過在適當(dāng)?shù)臅r候使用一下lambda 來減少鍵盤的敲擊還是有其實際意義的，比如做排序的時候，使用data.sort(key=lambda o:o.year)顯然比

1 def get_year(o):
2     return o.year
3 func=get_year(o)
4 data.sort(key=func)

要方便許多。（引自《可愛的Python》）

3.29更新：根據(jù)JeffreyZhao提示，重新整理C#中匿名函數(shù)的內(nèi)容（本部分主要參考MSDN，見http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb882516.aspx）：

在C#中也有匿名函數(shù)功能。在 C# 1.0 中，通過使用在代碼中其他位置定義的方法顯式初始化委托來創(chuàng)建委托的實例。C# 2.0引入了匿名方法的概念，作為一種編寫可在委托調(diào)用中執(zhí)行的未命名內(nèi)聯(lián)語句塊的方式。C# 3.0 引入了 Lambda表達(dá)式，這種表達(dá)式與匿名方法的概念類似，但更具表現(xiàn)力并且更簡練。這兩個功能統(tǒng)稱為“匿名函數(shù)”。通常，針對 .NET 3.5 及更高版本的應(yīng)用程序應(yīng)使用 Lambda 表達(dá)式。

 Lambda 表達(dá)式可以包含表達(dá)式和語句，并且可用于創(chuàng)建委托或表達(dá)式目錄樹類型。所有 Lambda 表達(dá)式都使用 Lambda 運(yùn)算符 =>， 運(yùn)算符的左邊是輸入?yún)?shù)（如果有），右邊包含表達(dá)式或語句塊。可以將此表達(dá)式分配給委托類型，如下所示：

1 delegate int del(int i);
2 del myDelegate = x => x * x;
3  int j = myDelegate(5); //j = 25

3.4.2  高階函數(shù)

高階函數(shù)（High Order）是函數(shù)式編程的基礎(chǔ)，常用的高階函數(shù)有：
(1) 映射，也就是將算法施于容器中的每個元素，將返回值合并為一個新的容器。
(2) 過濾，將算法施于容器中的每個元素，將返回值為真的元素合并為一個新的容器。
(3) 合并，將算法（可能攜帶一個初值）依次施于容器中的每個元素，將返回值作為下一步計算的參數(shù)之一，與下一個元素再計算，直至最終獲得一個總的結(jié)果。

Python通過map、filter、reduce三個內(nèi)置函數(shù)來實現(xiàn)上述三類高階函數(shù)功能。本文不對這三個函數(shù)的用法進(jìn)行詳細(xì)介紹，僅給出它們使用的示例代碼（引自《Python的map、filter、reduce函數(shù)》），請細(xì)細(xì)體會：

 1 
 2  #coding:utf-8
 3  
 4  def map_func(lis):
 5     return lis + 1
 6 
 7  def filter_func(li):
 8     if li % 2 == 0:
 9         return True
10     else:
11         return False
12         
13  def reduce_func(li, lis):
14     return li + lis
15     
16 li = [1,2,3,4,5]
17 
18 map_l = map(map_func, li)             #將li中所有的數(shù)都+1
19  filter_l = filter(filter_func, li)    #得到li中能被2整除的
20  reduce_l = reduce(reduce_func, li)    #1+2+3+4+5
21  
22  print map_l
23  print filter_l
24  print reduce_l

運(yùn)行結(jié)果如下：
C:\>python test1.py
[2, 3, 4, 5, 6]
[2, 4]
15

3.29更新：根據(jù)