Python函数的文档和注解

Python是一种非常简单易学、功能强大的编程语言，在Python中函数是非常重要的概念。Python函数可以是任意数量个参数，并且可以返回任意数量个值。为了方便使用，Python提供了函数的文档和注解。这篇文章将向大家介绍Python函数的文档和注解的概念和用法。

一、Python函数的文档

Python函数的文档被称为docstring，它是Python中用来描述函数的字符串。一个好的docstring可以帮助用户更好地使用函数。Python官方推荐采用Google风格的docstring格式。

1、什么是docstring

docstring是函数开头的一个字符串，它可以用三个单引号或三个双引号括起来。首先来看一下官方文档的定义：docstring是一个字符串常量，它作为函数、模块、类或方法的第一个语句，包含函数、模块、类或方法的名字、使用说明、参数说明、返回值说明等。

2、为什么需要docstring

编写docstring有以下好处：

1）提供代码文档，方便别人查看和使用；

2）提高代码的可读性，让代码更加易于理解；

3）便于代码的维护和改进。

3、Google风格的docstring

Google风格的docstring格式主要由三部分组成：

- 一段简短的概述

- 参数列表

- 返回值

下面是一个例子：

def func(param1, param2):
    """
    Brief description.

    Longer description.

    Args:
        param1: Description of param1.
        param2: Description of param2.

    Returns:
        Description of return value.
    """
    return

4、在Python中查看docstring

- 使用help函数。

help函数可以查看函数的文档，它打印函数的名称、docstring以及参数列表和返回值。例如：

def func(param1, param2):
    """
    Brief description.

    Longer description.

    Args:
        param1: Description of param1.
        param2: Description of param2.

    Returns:
        Description of return value.
    """
    return

help(func)

- 使用__doc__属性。

在函数内部可以使用__doc__属性来查看函数的docstring，例如：

def func(param1, param2):
    """
    Brief description.

    Longer description.

    Args:
        param1: Description of param1.
        param2: Description of param2.

    Returns:
        Description of return value.
    """
    print(func.__doc__)
    return

func(1,2)

5、自动生成docstring

使用Python的文本编辑器或IDE可以自动生成docstring模板。如使用PyCharm，在函数定义后按下enter键，即可自动生成docstring模板。

二、Python函数的注解

Python函数的注解是Python 3引入的一个新特性，它可以用来为函数增加一些元数据。函数的注解可以对函数的参数和返回值进行注解。

1、什么是函数注解

函数注解是一些额外的信息，包含在函数的定义中，它们不属于函数的操作部分。函数注解可以帮助文档生成器、IDE、代码检查器和其他工具提供更好的帮助和错误检查。

2、函数注解的语法

函数注解是在函数定义的参数和返回值中间使用冒号“:”分隔的表达式。在函数定义中，参数后面的表达式表示参数的注解，返回值前面的表达式表示返回值的注解。例如：

def add(x:int, y:int) -> int:
    return x + y

在这个例子中，注解"int"告诉我们参数x和y应该是int类型，返回值的注解也是int类型。

3、Python函数注解的用法

使用注解的主要目的是为函数提供元数据。这些元数据可以被其他的程序和工具使用，帮助改进开发过程。注解可以用来指定参数的数据类型、配置和文档信息等。

例如，在类型提示中使用注解可以使IDE更好地了解函数的类型，并提供额外的帮助和错误检查。注解可以使用任何Python表达式，包括字符串、数字、元组、列表、字典、函数等等。

from typing import List

def func(params: List[int]) -> str:

    for param in params:
        print(param)
    return "done"

func([1, 2, 3])

在这个例子中，注解List[int]表示参数应该是一个int类型的列表。

4、如何访问注解

函数定义中的注解存储在函数定义中作为__annotations__属性的字典中。这个字典的key是参数名称或"return"，value是相应的注解。例如：

def add(x:int, y:int) -> int:
    return x + y

print(add.__annotations__)
#输出：{'x': <class 'int'>, 'y': <class 'int'>, 'return': <class 'int'>}

5、Python注解的局限性

注解缺乏一个真正明确的用例，它们的目的并不是为了提供一种必须的注释方法。它们主要用于一些额外的信息，比如文档和判断类型信息。注解并不检查变量的类型或做任何其他的工作，也不能防止使用错误的类型。

注解本质上是只读的，它们不会影响函数的功能，也不能限制参数的数量或类型。注解只是提供一种一致的、可阅读的存储方式来储存元数据。

注解虽然可以提高代码的可读性和可维护性，但它们也可能会使代码冗长并使函数定义变得更加复杂。简单地说，注解并不适用于所有的函数，应该基于使用情况做出判断。

三、总结

Python函数的文档和注解是Python 3引入的两个新特性。文档字符串可以帮助用户更好地理解和使用函数，函数注解可以提供更多的元数据，提高代码的可读性和可维护性。同时，使用文档和注解还可以提高代码的可重复使用性和可扩展性，使整个开发过程更加高效。因此，学会使用Python函数的文档和注解是非常重要的。