Python函数基础：如何编写函数

在Python编程中，函数是一组可以重复使用的指令代码块。函数可以接受参数并返回结果。在编写函数时，要考虑函数的输入、输出以及执行过程。下面是关于如何编写Python函数的基本知识。

## 编写函数的基本要素

函数主要包括函数名、参数列表、返回值以及函数体。在Python中，函数的基本语法如下：

def function_name(parameters):
    """docstring"""
    statement(s)
    return [expression]

在这个语法中，第一行是函数的定义，其中 def 表示定义一个新函数，后面是一个函数名和括号中的参数列表。第二行通常是一个字符串，称为文档字符串，它描述了函数的功能和用法。接下来是函数体，包含一组Python语句，其中可以包含 return 语句，它指定了函数的返回值。

## 参数

函数的参数是指传递给函数的值，函数利用这些值进行执行和操作。在Python中，函数的参数可以是以下类型：

- 位置参数：按照函数中定义的顺序传递的参数。

- 关键字参数：以参数名=参数值的形式传递的参数。

- 默认参数：为函数参数提供的默认值。

- 可变长参数：以不确定数量的参数传递给函数的参数。Python提供了两种可变长参数：可变数量的位置参数和可变数量的关键参数。

例如，下面是一个函数，该函数接受两个位置参数并返回它们的和：

def add(x, y):
    """Return the sum of two values."""
    return x + y

可以调用该函数并传递位置参数：

result = add(2, 3)
print(result)  # 输出 5

也可以使用关键字参数调用函数：

result = add(y=3, x=2)
print(result)  # 输出 5

这两种形式都是合法的，因为参数的传递顺序并不重要。

如果函数常被调用时，使用默认参数可以大幅减少程序代码。如下所示，update_inventory 函数使用了一个默认参数 increment：

def update_inventory(item, quantity, increment=1):
    """Update the item's inventory quantity."""
    quantity += increment
    print(f"{quantity} {item} available in inventory.")

如果没有提供 increment 参数，则默认为 1。

update_inventory("apple", 10)  # 输出 "11 apple available in inventory."

可以用下列代码显式地与默认参数交互：

update_inventory("apple", 0, 10)  # 输出 "10 apple available in inventory."

在这个调用中，我们显式地提供了 increment 值来将item“apple”的库存调增为 10。

## 返回值

Python函数可以返回一个值或一组值。在返回值时，可以使用 return 语句。返回的值可以是任何Python对象，包括数字、字符串、元组、列表、字典等等。

以下是一个简单的函数，该函数接受两个整数并返回它们的和：

def add(x, y):
    """Return the sum of two values."""
    return x + y

该函数可以被如下方式调用：

result = add(2, 3)
print(result)  # 输出 5

如果不使用 return 语句，函数将默认返回 None 值。

## 函数内部变量

Python 中的变量范围分为两类：全局范围和函数内部范围。函数内部的变量通过函数参数和局部变量实现。当函数被调用时，参数值被属于该函数的局部变量赋值。在函数内部，只能访问函数参数和函数内部定义的变量。

## 错误处理

错误处理在Python编程中非常重要。在函数内部，可能需要检查参数类型、属性或值是否有效，并在出现问题时引发异常。在Python中，可以使用 try/except 语句来捕获和处理异常。

以下是一个带有异常处理的函数，该函数接受两个数字值，如果这两个数字不是整数，就会出现异常：

def add(x, y):
    """Add two numbers and return the result."""
    try:
        return int(x) + int(y)
    except ValueError:
        print("Invalid input.")

该函数将尝试将 x 和 y 强制转换为整数值，但如果它们无法转换，则会抛出 ValueError 异常。如果出现异常，则函数的执行将停止，并输出“Invalid input.”。

## 总结

编写Python函数的基本要素包括函数名、参数列表、返回值和函数体。函数的参数可以是位置参数、关键字参数、默认参数或可变长参数。函数可以返回任何Python对象，包括数字、字符串、元组、列表、字典等等。Python中的变量作用域分为全局范围和函数内部范围。错误处理是Python编程中的一个重要部分，可以使用 try/except 语句来捕获和处理异常。