第8章 函数

函数是带名字的代码块，用于完成具体的工作。要执行函数定义的特定任务，可调用该函数。当需要在程序中多次执行同一项任务时，只需调用执行该任务的函数，让 Python 运行其中代码即可。

定义函数

通过一个打印问候语的简单函数示例，演示最简单的函数结构，名为 greet_user()：

def greet_user():
		"""显示简单的问候语"""
		print("Hello!")

greet_user()
>>> Hello!

第一行代码使用关键字 def 来告诉 Python，你要定义一个函数。这是函数定义，向 Python 指出函数名，在括号内指出函数为完成任务需要什么信息。在这里，函数名为 greet_user()，它不需要任何信息就能完成工作，因此括号内是空的 （即便如此，括号也必不可少）。最后，定义以冒号结尾。

紧跟在 def greet_user(): 后面的所有缩进行构成了函数体。第二行的文本是称为文档字符串（docstring）的注释，描述了函数是做什么的。 Python 在为程序中的函数生成文档时，会查找紧跟在函数定义后的字符串。这些字符串通常前后分别用三个双引号引起，能够包含多行。

代码行 print("Hello!") 是函数体内的唯一一行代码，因此 greet_user() 只做一项工作：打印 Hello!。

要使用这个函数，必须调用它。要调用函数，可依次指定函数名以及用括号括起的必要信息。由于这个函数不需要任何信息，调用它时只需输入 greet_user() 即可。

向函数传递信息

让 greet_user() 函数在问候用户时以其名字作为抬头。在函数定义 def greet_user() 的括号内添加 username，可让函数接受你给 username 指定的任何值。

现在，这个函数要求你在调用它时给 username 指定一个值。因此在调用 greet_user() 时，可将一个名字传递给它，如下所示：

def greet_user(username):
		"""显示简单的问候语"""
		print(f"Hello, {username.title()}!")

greet_user('jesse')
>>> Hello, Jesse!

代码 greet_user('jesse') 调用函数 greet_user()，并向它提供执行函数调用 print() 所需的信息。这个函数接受你传递给它的名字，并向这个人发出问候：Hello, Jesse!

同样，greet_user('sarah') 调用函数 greet_user() 并向它传递 'sarah'，从而打印 Hello, Sarah!。你可以根据需要调用函数 greet_user() 任意多次，无论在调用时传入什么名字，都将生成相应的输出。

实参和形参

在定义 greet_user() 函数时，要求给变量 username 指定一个值，在调用这个函数并提供信息（人名）时，它将打印相应的问候语。

变量 username 就是一个形参（parameter），即函数完成工作所需的信息。

在代码 greet_user('jesse') 中，值 'jesse' 是一个实参（argument），即调用函数时传递给函数的信息。

在调用函数时，我们将要让函数使用的信息放在括号内。在 greet_user('jesse') 这个示例中，我们将实参 'jesse' 传递给函数 greet_user()，这个值被赋给了形参 username。

函数定义中可能包含多个形参，因此函数调用中也可能包含多个实参。

用「点外卖」和「做菜」的比喻来区分形参（形式参数） 和实参（实际参数）

🧑🍳 形参：菜谱上的占位符

# 形参是函数定义时的参数名（相当于菜谱的步骤说明）
def cook(food, time=10):  # food和time是形参
    print(f"烹饪{food}，需要{time}分钟")

👉 类比：菜谱上写着“主菜（food）用中火煮 10 分钟”，这里的“主菜”是抽象占位符。

🛒 实参：实际放进锅里的食材

# 实参是调用时传入的具体值（相当于真正用的食材）
cook("鸡蛋", 5)  # "鸡蛋"和5是实参
cook("面条")     # "面条"是实参，time用默认值

👉 类比：实际做菜时，你把“鸡蛋”和“5 分钟”替换掉菜谱里的抽象描述。

🌟 关键区别

1. 形参是名字，实参是值
   • 形参：food（菜谱里的变量名）
   • 实参："鸡蛋"（你手里的具体食材）

2. 实参决定形参的值
   调用函数时，实参会按顺序传递给形参：

   def subtract(a, b):  # a和b是形参
       print(a - b)
   
   subtract(8, 3)       # 8传给a，3传给b → 输出5
   

3. 默认参数的特殊性
   如果形参有默认值（如 time=10），调用时可以不传实参：

   cook("白菜")  # 实参只有"白菜"，time自动用10
   

📚 常见误区

def test(x):    # x是形参
    print(x)

x = 5           # 这里的x是全局变量，和形参x无关！
test(10)        # 实参是10，输出10（不是5）

✅ 记住：形参只在函数内部有效，和外部变量重名时也互不影响！

🍕 生活化例子
假设你有一个「做披萨」函数：

# 形参定义面团和配料（抽象描述）
def make_pizza(dough, topping="芝士"):  
    print(f"{dough}面团披萨，加{topping}")

# 实参传入具体材料
make_pizza("全麦", "火腿")  # 全麦→dough，火腿→topping
make_pizza("普通")          # 普通→dough，topping用默认值

理解了吗？形参是菜谱上的空白框，实参是你实际填进去的食材！ 😋

传递实参

向函数传递实参的方式：
既可以使用位置实参，这要求实参顺序与形参的顺序相同；也可以用关键字实参，其中每个实参都由变量名和值组成；还可以使用列表和字典。

位置实参：基于实参顺序进行关联

在调用函数时，Python 必须将函数调用中的每个实参关联到函数定义中的一个形参。最简单的方式是基于实参的顺序进行关联。以这种方式关联的实参称为位置实参。

看一个显示宠物信息的函数。这个函数指出一个宠物属于哪种动物以及叫什么名字，如下所示：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
"""显示宠物的信息"""
		print(f"\nI have a {animal_type}.")
		print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")

describe_pet('hamster', 'harry')
>>>
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

这个函数的定义表明，它需要一个动物类型和一个名字。在调用 describe_pet() 时，需要按顺序提供一个动物类型和一个名字。例如，在刚才的函数调用中，实参 'hamster' 被赋给形参 animal_type，而实参 'harry' 被赋给形参 pet_name 。在函数体内，使用这两个形参来显示宠物的信息。

输出描述了一只名为 Harry 的仓鼠。

1. 调用函数多次

可根据需要调用函数任意多次。要再描述一个宠物，只需再次调用 describe_pet() 即可，第二次调用 describe_pet() 函数时，向它传递实参 'dog' 和 'willie'。与第一次调用时一样，Python 将实参 'dog' 关联到形参 animal_type，并将实参 'willie' 关联到形参 pet_name。与前面一样，这个函数完成了任务，但打印的是一条名为 Willie 的小狗的信息。至此，有一只名为 Harry 的仓鼠，还有一条名为 Willie 的小狗：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
"""显示宠物的信息"""
		print(f"\nI have a {animal_type}.")
		print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")

describe_pet('hamster', 'harry')
describe_pet('dog','willie')
>>>
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

I have a dog.
My dog's name is Willie.

多次调用同一个函数是一种效率极高的工作方式。只需在函数中编写一次描述宠物的代码，每当需要描述新宠物时，就都可以调用这个函数并向它提供新宠物的信息。即便描述宠物的代码增加到了 10 行，依然只需使用一行调用函数的代码，就可以描述一个新宠物。

在函数中，可根据需要使用任意数量的位置实参，Python 将按顺序将函数调用中的实参关联到函数定义中相应的形参。

2. 顺序很重要

当使用位置实参来调用函数时，如果实参的顺序不正确，结果可能会出乎意料。请确认函数调用中实参的顺序与函数定义中形参的顺序是否一致。

def describe_pet(animal_type,pet_name):
	"""显示宠物的信息"""
	print(f"\nI have a {animal_type}.")
	print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")

describe_pet('harry','hamster')
>>>
I have a harry.
My harry's name is Hamster.

关键字实参

关键字实参是传递给函数的名值对。这样会直接在实参中将名称和值关联起来，因此向函数传递实参时就不会混淆了（不会得到名为 Hamster 的 harry 这样的结果）。关键字实参不仅让你无须考虑函数调用中的实参顺序，而且清楚地指出了函数调用中各个值的用途。

下面重新编写 pets. py，在其中使用关键字实参来调用 describe_pet()：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
		"""显示宠物的信息"""
		print(f"\nI have a {animal_type}.")
		print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")

describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')

describe_pet() 函数还和之前一样，但这次调用这个函数时，向 Python 明确地指出了各个实参对应的形参。当看到这个函数调用时，Python 知道应该将实参 'hamster' 和 'harry' 分别赋给形参 animal_type 和 pet_name。输出正确无误，指出有一只名为 Harry 的仓⿏。关键字实参的顺序无关紧要，因为 Python 知道各个值该被赋给哪个形参。下面两个函数调用是等效的：

describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry') ⇔ describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')

注意：在使用关键字实参时，务必准确地指定函数定义中的形参名。

默认值

在编写函数时，可以给每个形参指定默认值。如果在调用函数中给形参提供了实参，Python 将使用指定的实参值；否则，将使用形参的默认值。因此，给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参。使用默认值不仅能简化函数调用，还能清楚地指出函数的典型用法。

如果你发现在调用 describe_pet() 时，描述的大多是小狗，就可将形参 animal_type 的默认值设置为 'dog'。这样，当调用 describe_pet() 来描述小狗时，就可以不提供该信息：

def describe_pet(pet_name, animal_type ='dog'):
		"""显示宠物的信息"""
		print(f"\nI have a {animal_type}.")
		print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")

describe_pet(pet_name ='willie')
>>>
I have a dog.
My dog's name is Willie.

这里修改了 describe_pet() 函数的定义，在其中给形参 animal_type 指定了默认值 'dog'。这样，在调用这个函数时，如果没有给 animal_type 指定值，Python 将自动把这个形参设置为 'dog'。

请注意，在这个函数的定义中，修改了形参的排列顺序。由于给 animal_type 指定了默认值，无须通过实参来指定动物类型，因此函数调用只包含一个实参——宠物的名字。

然而，Python 依然将这个实参视为位置实参，如果函数调用只包含宠物的名字，这个实参将被关联到函数定义中的第一个形参。这就是需要将 pet_name 放在形参列表开头的原因。现在，使用这个函数的最简单方式是，在函数调用中只提供小狗的名字：describe_pet('willie')

这个函数调用的输出与前一个示例相同。只提供了一个实参 'willie'，这个实参将被关联到函数定义中的第一个形参 pet_name。由于没有给 animal_type 提供实参，因此 Python 使用默认值 'dog'。

如果要描述的动物不是小狗，可使用类似于下面的函数调用：describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')
由于显式地给 animal_type 提供了实参，Python 将忽略这个形参的默认值。

等效的函数调用

鉴于可混合使用位置实参、关键字实参和默认值，通常有多种等效的函数调用方式。请看 describe_pet() 函数的如下定义，其中给一个形参提供了默认值：

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):

基于这种定义，在任何情况下都必须给 pet_name 提供实参。在指定该实参时，既可以使用位置实参，也可以使用关键字实参。如果要描述的动物不是小狗，还必须在函数调用中给 animal_type 提供实参。同样，在指定该实参时，既可以使用位置实参，也可以使用关键字实参。

下面对这个函数的所有调用都可行：

# 一条名为 Willie 的小狗
describe_pet('willie')
describe_pet(pet_name='willie')

# 一只名为 Harry 的仓⿏
describe_pet('harry', 'hamster')
describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')

这些函数调用的输出与前面的示例相同。

使用哪种调用方式无关紧要。可以使用对你来说最容易理解的调用方式，只要函数调用能生成你期望的输出就好。

避免实参错误

等你开始使用函数后，也许会遇到实参不匹配错误。当你提供的实参多于或少于函数完成工作所需的实参数量时，将出现实参不匹配错误。如果在调用 describe_pet() 函数时没有指定任何实参，结果将如何呢？

def describe_pet(animal_type, pet_name):
	"""显⽰宠物的信息"""
	print(f"\nI have a {animal_type}.")
	print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")

describe_pet()
>>>
Traceback (most recent call last):
	File "pets.py", line 6, in <module>
		describe_pet()
TypeError: describe_pet() missing 2 required positional arguments: 'animal_type' and 'pet_name'

traceback 首先指出问题出在什么地方，让我们能够回过头去找出函数调用中的错误。然后，指出导致问题的函数调用。最后，traceback 指出该函数调用缺少两个实参，并指出相应形参的名称。如果这个函数存储在一个独立的文件中，我们也许无须打开这个文件并查看函数的代码，就能重新正确地编写函数调用。

Python 能读取函数的代码，并指出需要为哪些形参提供实参，这为我们提供了极大的帮助。这是应该给变量和函数指定描述性名称的另一个原因： 如果这样做了，那么无论对于你，还是可能使用你编写的代码的其他任何人来说，Python 提供的错误消息都将更有帮助性。如果提供的实参太多，将出现类似的 traceback，帮助你确保函数调用和函数定义匹配。

返回值

函数并非总是直接显示输出，它还可以处理一些数据，并返回一个或一组值。函数返回的值称为返回值。在函数中，可以使用 return 语句将值返回到调用函数的那行代码。返回值让你能够将程序的大部分繁重工作移到函数中完成，从而简化主程序。

返回简单的值

下面来看一个函数，它接受名和姓并返回标准格式的姓名：

def get_formatted_name(first_name, last_name):
	"""返回标准格式的姓名"""
	full_name = f"{first_name} {last_name}"
	return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
>>>
Jimi Hendrix

get_formatted_name() 函数的定义通过形参接受名和姓。它将名和姓合在一起，在中间加上一个空格，并将结果赋给变量 full_name。然后，它将 full_name 的值转换为首字母大写的格式，并将结果返回函数调用行。在调用可以返回值的函数时，需要提供一个变量，以便将返回的值赋给它。这里将返回值赋给了变量 musician。输出为标准格式的姓名。

原本只需编写 print("Jimi Hendrix") 就可以输出这个标准格式的姓名，前面做的工作好像太多了。你要知道，在需要分别存储大量名和姓的大型程序中，像 get_formatted_name() 这样的函数非常有用。你可以分别存储名和姓，每当需要显示姓名时就调用这个函数。

让实参变成可选的

可以使用默认值来让实参变成可选的，以便使用函数的人只在必要时才提供额外的信息。

假设要扩展 get_formatted_name() 函数，使其除了名和姓之外还可以处理中间名。为此，可将其修改成类似这样：

def get_formatted_name(first_name, middle_name, last_name):
	"""返回标准格式的姓名"""
	full_name = f"{first_name} {middle_name} {last_name}"
	return full_name.title()
musician = get_formatted_name('john', 'lee', 'hooker')
print(musician)
>>>
John Lee Hooker

只要同时提供名、中间名和姓，这个函数就能正确运行。它根据这三部分创建一个字符串，在适当的地方加上空格，并将结果转换为首字母大写的格式。

然而，并非所有人都有中间名。如果调用这个函数时只提供了名和姓，它将不能正确运行。为让中间名可选，可给形参 middle_name 指定默认值（空字符串），在用户不提供中间名时不使用这个形参。为了让 get_formatted_name() 在没有提供中间名时依然正确运行，可给形参 middle_name 指定默认值（空字符串），并将其移到形参列表的末尾：

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name = ''):
    if middle_name:
        full_name = f"{first_name} {middle_name} {last_name}"
    else:
        full_name = f"{first_name} {last_name}"
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee')
print(musician)
>>>
Jimi Hendrix
John Lee Hooker

在这个示例中，姓名是根据三个可能提供的部分创建的。每个人都有名和姓，因此在函数定义中首先列出了这两个形参。中间名是可选的，因此在函数定义中最后列出该形参，并将其默认值设置为空字符串。

在函数体中，检查是否提供了中间名。

Python 将非空字符串解读为 True，如果在函数调用中提供了中间名，条件测试 if middle_name 将为 True。如果提供了中间名，就将名、中间名和姓合并为姓名，再将其修改为首字母大写的格式，并将结果返回函数调用行。在函数调用行，将返回的值赋给变量 musician。最后，这个变量的值被打印了出来。

如果没有提供中间名，middle_name 将为空字符串，导致 if 测试未通过，进而执行 else 代码块：只使用名和姓来生成姓名，并将设置好格式的姓名返回函数调用行。在函数调用行，将返回的值赋给变量 musician。最后，这个变量的值被打印了出来。

在调用这个函数时，如果只想指定名和姓，调用起来将非常简单。如果还要指定中间名，就必须确保它是最后一个实参，这样 Python 才能正确地将位置实参关联到形参。

这个修改后的版本不仅适用于只有名和姓的人，也适用于还有中间名的人。

可选值在让函数能够处理各种不同情形的同时，确保函数调用尽可能简单。

返回字典

函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较为复杂的数据结构。例如，下面的函数接受姓名的组成部分，并返回一个表示人的字典：

def build_person(first_name, last_name):
    person = {'first':first_name,'last':last_name}
    return person

musician = build_person('jimi','hendrix')
print(musician)
>>>
{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix'}

build_person() 函数接受名和姓，并将这些值放在字典中。在存储 first_name 的值时，使用的键为 'first'，而在存储 last_name 的值时，使用的键为 'last'。然后，返回表示人的整个字典。打印这个被返回的值。此时，原来的两项文本信息存储在一个字典中

这个函数接受简单的文本信息，并将其放在一个更合适的数据结构中，让你不仅能打印这些信息，还能以其他方式处理它们。当前，字符串 'jimi' 和 'hendrix' 分别被标记为名和姓。你可以轻松地扩展这个函数，使其接受可选值，如中间名、年龄、职业或其他任何要存储的信息。例如，下面的修改能让你存储年龄：

def build_person(first_name, last_name,age=None):
    person = {'first':first_name,'last':last_name}
    if age:
        person['age']=age
    return person

musician = build_person('jimi','hendrix',age=27)
print(musician)
>>>
{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix', 'age': 27}

在函数定义中，新增了一个可选形参 age，其默认值被设置为特殊值 None （表示变量没有值）。可将 None 视为占位值。在条件测试中，None 相当于 False。如果函数调用中包含形参 age 的值，这个值将被存储到字典中。在任何情况下，这个函数都会存储一个人的姓名，并且可以修改它，使其同时存储有关这个人的其他信息。

结合使用函数和 while 循环

可将函数与本书前面介绍的所有 Python 结构结合起来使用。

例如，下面将结合使用 get_formatted_name () 函数和 while 循环，以更正规的方式问候用户。下面尝试使用名和姓跟用户打招呼：

def get_formatted_name(first_name, last_name):
	"""返回规范格式的姓名"""
    full_name = f"{first_name} {last_name}"
    return full_name.title()
# 这是一个无限循环！
while True:
    print("\nPlease tell me your name:")
    f_name = input("First name: ")
    
    formatted_name = get_formatted_name(f_name, l_name)
    print(f"\nHello, {formatted_name}!")

在这个示例中，使用的是 get_formatted_name () 的简单版本，不涉及中间名。while 循环让用户输入姓名：提示用户依次输入名和姓。

但这个 while 循环存在一个问题：没有定义退出条件。在请用户进行一系列输入时，该在什么地方提供退出途径呢？我们要让用户能尽可能容易地退出，因此在每次提示用户输入时，都应提供退出途径。使用 break 语句可以在每次提示用户输入时提供退出循环的简单途径：

def get_formatted_name(first_name, last_name):
	"""返回规范格式的姓名"""
	full_name = f"{first_name} {last_name}"
	return full_name.title()
while True:
	print("\nPlease tell me your name:")
	print("(enter 'q' at any time to quit)")
	f_name = input("First name: ")
	if f_name == 'q':
		break
	l_name = input("Last name: ")
	if l_name == 'q':
		break
	formatted_name = get_formatted_name(f_name, l_name)
	print(f"\nHello, {formatted_name}!")

我们添加了一条消息来告诉用户如何退出。然后在每次提示用户输入时，都检查他输入的是否是退出值。如果是，就退出循环。现在，这个程序将不断地发出问候，直到用户输入的姓或名为 'q'。

Please tell me your name:
(enter 'q' at any time to quit)
First name: eric
Last name: matthes

Hello, Eric Matthes!

Please tell me your name:
(enter 'q' at any time to quit)
First name: q

传递列表

你经常会发现，向函数传递列表很有用，可能是名字列表、数值列表或更复杂的对象列表（如字典）。将列表传递给函数后，函数就能直接访问其内容。下面使用函数来提高处理列表的效率。

假设有一个用户列表，而我们要向其中的每个用户发出问候。下面的示例将一个名字列表传递给一个名为 greet_users () 的函数，这个函数会向列表中的每个人发出问候：

def greet_users(names):
    # 向列表中的每个用户发出简单问候
    for name in names:
        msg = f"Hello, {name.title()}!"
        print(msg) 
usernames = ['hannah', 'ty', 'margot']
greet_users(usernames)
>>>
Hello, Hannah!
Hello, Ty!
Hello, Margot!

我们将 greet_users () 定义成接受一个名字列表，并将其赋给形参 names。这个函数遍历收到的列表，并对其中的每个用户打印一条问候语。在函数外，先定义一个用户列表 usernames，再调用 greet_users () 并将这个列表传递给它。

在函数中修改列表

将列表传递给函数后，函数就可以对其进行修改了。在函数中对这个列表所做的任何修改都是永久的，这让你能够高效地处理大量数据。

来看一家为用户提交的设计制作 3 D 打印模型的公司。需要打印的设计事先存储在一个列表中，打印后将被移到另一个列表中。下面是在不使用函数的情况下模拟这个过程的代码：

# 首先创建一个列表，其中包含一些要打印的设计
unprinted_designs = ['phone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []
# 模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
# 打印每个设计后，都将其移到列表 completed_models 中
while unprinted_designs:
	current_design = unprinted_designs.pop()
	print(f"Printing model: {current_design}")
	completed_models.append(current_design)
# 显示打印好的所有模型
print("\nThe following models have been printed:")
for completed_model in completed_models:
	print(completed_model)
>>>
Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: phone case

The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
phone case

这个程序首先创建一个需要打印的设计列表，以及一个名为 completed_models 的空列表，打印每个设计后都将其移到这个空列表中。只要列表 unprinted_designs 中还有设计，while 循环就模拟打印设计的过程：从该列表末尾删除一个设计，将其赋给变量 current_design，并显示一条消息，指出正在打印当前的设计，再将该设计加入列表 completed_models。循环结束后，显示已打印的所有设计。

可以重新组织这些代码，编写两个函数，让每个都做一件具体的工作。大部分代码与原来相同，只是结构更为合理。第一个函数负责处理打印设计的工作，第二个概述打印了哪些设计：

def print_models(unprinted_designs, completed_models): 
'''模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
打印每个设计后，将其移到列表 completed_models中
'''
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        print(f"Printing model: {current_design}")
        completed_models.append(current_design)
def show_completed_models(completed_models):
    print("\nThe following models have been printed:")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)

unprinted_designs = ['phone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)

首先，定义函数 print_models ()，它包含两个形参：一个需要打印的设计列表和一个打印好的模型列表。给定这两个列表，这个函数模拟打印每个设计的过程：将设计逐个从未打印的设计列表中取出，并加入打印好的模型列表。然后，定义函数 show_completed_models ()，它包含一个形参：打印好的模型列表。给定这个列表，函数 show_completed_models () 显示打印出来的每个模型的名称。

虽然这个程序的输出与未使用函数的版本相同，但是代码更有条理。完成大部分工作的代码被移到了两个函数中，让主程序很容易理解。只要看看主程序，你就能轻松地知道这个程序的功能。

我们创建了一个未打印的设计列表，以及一个空列表，后者用于存储打印好的模型。接下来，由于已经定义了两个函数，因此只需要调用它们并传入正确的实参即可。我们调用 print_models () 并向它传递两个列表。像预期的一样，print_models () 模拟了打印设计的过程。

接下来，调用 show_completed_models ()，并将打印好的模型列表传递给它，让它能指出打印了哪些模型。描述性的函数名让阅读这些代码的人也能一目了然，虽然其中没有任何注释。

相比于没有使用函数的版本，这个程序更容易扩展和维护。如果以后需要打印其他设计，只需再次调用 print_models () 即可。如果发现需要对模拟打印的代码进行修改，只需修改这些代码一次，就将影响所有调用该函数的地方。与必须分别修改程序的多个地方相比，这种修改的效率更高。

这个程序还演示了一种理念：每个函数都应只负责一项具体工作。用第一个函数打印每个设计，用第二个函数显示打印好的模型，优于使用一个函数完成这两项工作。在编写函数时，如果发现它执行的任务太多，请尝试将这些代码划分到两个函数中。别忘了，总是可以在一个函数中调用另一个函数，这有助于将复杂的任务分解成一系列步骤。

禁止函数修改列表

有时候，需要禁止函数修改列表。假设像前一个示例那样，你有一个未打印的设计列表，并且编写了一个将这些设计移到打印好的模型列表中的函数。你可能会做出这样的决定：即便打印了所有的设计，也要保留原来的未打印的设计列表，作为存档。但由于你将所有的设计都移出了 unprinted_designs，这个列表变成了空的——原来的列表没有了。为了解决这个问题，可向函数传递列表的副本而不是原始列表。这样，函数所做的任何修改都只影响副本，而丝毫不影响原始列表。

要将列表的副本传递给函数，可以像这样做：function_name (list_name[:])

切片表示法[:]创建列表的副本。在 printing_models. py 中，如果不想清空未打印的设计列表，可像下面这样调用 print_models ()：

print_models(unprinted_designs[:], completed_models)

print_models () 函数依然能够完成其工作，因为它获得了所有未打印的设计的名称，但它这次使用的是列表 unprinted_designs 的副本，而不是列表 unprinted_designs 本身。像以前一样，列表 completed_models 将包含打印好的模型的名称，但函数所做的修改不会影响列表 unprinted_designs。

虽然向函数传递列表的副本可保留原始列表的内容，但除非有充分的理由，否则还是应该将原始列表传递给函数。这是因为，让函数使用现成的列表可避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表时尤其如此。

传递任意数量的实参

有时候，你预先不知道函数需要接受多少个实参，好在 Python 允许函数从调用语句中收集任意数量的实参。

例如一个制作比萨的函数，它需要接受很多配料，但无法预先确定顾客要点多少种配料。下面的函数只有一个形参 *toppings，不管调用语句提供了多少实参，这个形参都会将其收入囊中：

def make_pizza(*toppings):
"""打印顾客点的所有配料"""
	print(toppings)
make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
>>>
('pepperoni')
('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

形参名 *toppings 中的星号让 Python 创建一个名为 toppings 的元组，该元组包含函数收到的所有值。函数体内的函数调用 print () 生成的输出证明，Python 既能处理使用一个值调用函数的情形，也能处理使用三个值调用函数的情形。它以类似的方式处理不同的调用。注意，Python 会将实参封装到一个元组中，即便函数只收到一个值也是如此。

现在，可以将函数调用 print () 替换为一个循环，遍历配料列表并对顾客点的比萨进行描述：

def make_pizza(*toppings):
    print("\nMaking a pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print(f"- {topping}")
make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
>>>
Making a pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

不管收到一个值还是三个，这个函数都能妥善地处理，不管收到多少个实参，这种语法都管用。

结合使用位置实参和任意数量的实参

如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python 先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都收集到最后一个形参中。
例如，如果前面的函数还需要一个表示比萨尺寸的形参，必须将该形参放在形参 *toppings 的前面：

def make_pizza(size, *toppings):
    print(f"\nMaking a {size}-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print(f"- {topping}")
make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
>>>
Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

基于上述函数定义，Python 将收到的第一个值赋给形参 size，将其他所有的值都存储在元组 toppings 中。在函数调用中，首先指定表示比萨尺寸的实参，再根据需要指定任意数量的配料。

现在，每个比萨都有了尺寸和一系列配料，而且这些信息被按正确的顺序打印出来了——首先是尺寸，然后是配料。

注意：你经常会看到通用形参名 *args，它也这样收集任意数量的位置实参。

使用任意数量的关键字实参

有时候，你需要接受任意数量的实参，但预先不知道传递给函数的会是什么样的信息。在这种情况下，可将函数编写成能够接受任意数量的键值对——调用语句提供了多少就接受多少。一个这样的示例是创建用户简介：你知道将收到有关用户的信息，但不确定是什么样的信息。

在下面的示例中，build_profile () 函数不仅接受名和姓，还接受任意数量的关键字实参：

def build_profile(first, last, **user_info):
    user_info['first_name'] = first
    user_info['last_name'] = last
    return user_info

user_profile = build_profile('albert', 'einstein', location='princeton', field='physics')
print(user_profile)
>>>
{'location': 'princeton', 'field': 'physics', 'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein'}

build_profile () 函数的定义要求提供名和姓，同时允许根据需要提供任意数量的名值对。形参 **user_info 中的两个星号让 Python 创建一个名为 user_info 的字典，该字典包含函数收到的其他所有名值对。在这个函数中，可以像访问其他字典那样访问 user_info 中的名值对。
在 build_profile () 的函数体内，将名和姓加入字典 user_info，因为总是会从用户那里收到这两项信息，而这两项信息还没被放在字典中。接下来，将字典 user_info 返回函数调用行。
我们调用 build_profile ()，向它传递名（'albert'）、姓 （'einstein'）和两个键值对（location='princeton' 和 field='physics'），并将返回的 user_info 赋给变量 user_profile，再打印这个变量。

在这里，返回的字典包含用户的名和姓，还有居住地和研究领域。在调用这个函数时，不管额外提供多少个键值对，它都能正确地处理。

在编写函数时，可以用各种方式混合使用位置实参、关键字实参和任意数量的实参。知道这些实参类型大有裨益，因为你在阅读别人编写的代码时经常会见到它们。要正确地使用这些类型的实参并知道使用它们的时机，需要一定的练习。就目前而言，牢记使用最简单的方法来完成任务就好了。继续往下阅读，你就会知道在各种情况下使用哪种方法的效率最高。

注意：你经常会看到形参名 **kwargs，它用于收集任意数量的关键字实参。

将函数存储在模块中

使用函数的优点之一是可将代码块与主程序分离。通过给函数指定描述性名称，能让程序容易理解得多。你还可以更进一步，将函数存储在称为模块的独立文件中，再将模块导入（import）主程序。import 语句可让你在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。

通过将函数存储在独立的文件中，可隐藏程序代码的细节，将重点放在程序的高层逻辑上。这还能让你在众多不同的程序中复用函数。将函数存储在独立文件中后，可与其他程序员共享这些文件而不是整个程序。知道如何导入函数还能让你使用其他程序员编写的函数库。

导入整个模块

要让函数是可导入的，得先创建模块。模块是扩展名为 .py 的文件，包含要导入程序的代码。下面来创建一个包含 make_pizza () 函数的模块。为此，将文件 pizza. py 中除了函数 make_pizza () 之外的代码删除：

def make_pizza(size, *toppings):
    print(f"\nMaking a {size}-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print(f"- {topping}")

接下来，在 pizza. py 所在的目录中创建一个名为 making_pizzas. py 的文件。这个文件先导入刚创建的模块，再调用 make_pizza () 两次

import pizza
pizza.make_pizza(15,'pepperoni')
pizza.make_pizza(12,'mushrooms','gren peppers')
>>>
Making a 15-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- gren peppers

当 Python 读取这个文件时，代码行 import pizza 会让 Python 打开文件 pizza. py，并将其中的所有函数都复制到这个程序中。你看不到复制代码的过程，因为 Python 会在程序即将运行时在幕后复制这些代码。你只需要知道，在 making_pizzas. py 中，可使用 pizza. py 中定义的所有函数。
要调用被导入模块中的函数，可指定被导入模块的名称 pizza 和函数名 make_pizza ()，并用句点隔开。这些代码的输出与没有导入模块的原始程序相同。

这就是一种导入方法：只需编写一条 import 语句并在其中指定模块名，就可在程序中使用该模块中的所有函数。如果使用这种 import 语句导入了名为 module_name. py 的整个模块，就可使用下面的语法来使用其中的任意一个函数：module_name. function_name ()

导入特定的函数

还可以只导入模块中的特定函数，语法如下：from *module_name* import *function_name*

用逗号分隔函数名，可根据需要从模块中导入任意数量的函数：from *module_name* import *function_0*, *function_1*, *function_2*

对于前面的 making_pizzas. py 示例，如果只想导入要使用的函数，代码将类似于下面这样：

from pizza import make_pizza
make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

如果使用这种语法，在调用函数时则无须使用句点。由于在 import 语句中显式地导入了 make_pizza () 函数，因此在调用时只需指定其名称即可。

使用 as 给函数指定别名

如果要导入的函数的名称太长或者可能与程序中既有的名称冲突，可指定简短而独一无二的别名（alias）：函数的另一个名称，类似于外号。要给函数指定这种特殊的外号，需要在导入时这样做。

下面给 make_pizza () 函数指定了别名 mp ()。这是在 import 语句中使用 make_pizza as mp 实现的，关键字 as 将函数重命名为指定的别名：

from pizza import make_pizza as mp
mp(16, 'pepperoni')
mp(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

上面的 import 语句将函数 make_pizza () 重命名为 mp ()。在这个程序中，每当需要调用 make_pizza () 时，都可将其简写成 mp ()。Python 将运行 make_pizza () 中的代码，同时避免与程序可能包含的 make_pizza () 函数混淆。

指定别名的通用语法如下：from *module_name* import *function_name* as *fn*

使用 as 给模块指定别名

还可以给模块指定别名。通过给模块指定简短的别名（如给 pizza 模块指定别名 p），你能够更轻松地调用模块中的函数。相比于 pizza. make_pizza ()，p.make_pizza () 显然更加简洁

import pizza as p
p.make_pizza(16, 'pepperoni')
p.make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

上述 import 语句给 pizza 模块指定了别名 p，但该模块中所有函数的名称都没变。要调用 make_pizza () 函数，可将其写为 p.make_pizza () 而不是 pizza. make_pizza ()。这样不仅让代码更加简洁，还让你不用再关注模块名，只专注于描述性的函数名。这些函数名明确地指出了函数的功能，对于理解代码来说，它们比模块名更重要。

给模块指定别名的通用语法如下：import *module_name* as *mn*

导入模块中的所有函数

使用星号（*）运算符可让 Python 导入模块中的所有函数：

from pizza import *
make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

import 语句中的星号让 Python 将模块 pizza 中的每个函数都复制到这个程序文件中。由于导入了每个函数，可通过名称来调用每个函数，无须使用点号（dot notation）。然而，在使用并非自己编写的大型模块时，最好不要使用这种导入方法，因为如果模块中有函数的名称与当前项目中既有的
名称相同，可能导致意想不到的结果：Python 可能会因为遇到多个名称相同的函数或变量而覆盖函数，而不是分别导入所有的函数。

最佳的做法是，要么只导入需要使用的函数，要么导入整个模块并使用点号。这都能让代码更清晰，更容易阅读和理解。这里之所以介绍导入模块中所有函数的方法，只是想让你在阅读别人编写的代码时，能够理解类似于下面的 import 语句：from *module_name* import *

函数编写指南

在编写函数时，需要牢记几个细节。应给函数指定描述性名称，且只使用小写字母和下划线。描述性名称可帮助你和别人明白代码想要做什么。在给模块命名时也应遵循上述约定。

每个函数都应包含简要阐述其功能的注释。该注释应紧跟在函数定义后面，并采用文档字符串的格式。这样，其他程序员只需阅读文档字符串中的描述就能够使用它：他们完全可以相信代码会如描述的那样运行，并且只要知道函数名、需要的实参以及返回值的类型，就能在自己的程序中使用它。

在给形参指定默认值时，等号两边不要有空格：def *function_name (parameter_0, parameter_1='default value')*

函数调用中的关键字实参也应遵循这种约定：*function_name (value_0, parameter_1='value')*

PEP 8 建议代码行的长度不要超过 79 个字符。这样，只要编辑器窗口适中，就能看到整行代码。如果形参很多，导致函数定义的长度超过了 79 个字符，可在函数定义中输入左括号后按回车键，并在下一行连按两次制表符键，从而将形参列表和只缩进一层的函数体区分开来。

大多数编辑器会自动对齐后续参数列表行，使其缩进程度与你给第一个参数列表行指定的缩进程度相同：

def function_name( 
        parameter_0, parameter_1, parameter_2,
        parameter_3, parameter_4, parameter_5):
    function body...

如果程序或模块包含多个函数，可使用两个空行将相邻的函数分开。这样将更容易知道前一个函数到什么地方结束，下一个函数从什么地方开始。

所有的 import 语句都应放在文件开头。唯一的例外是，你要在文件开头使用注释来描述整个程序。

动手试一试

练习 8.1：消息
编写一个名为 display_message () 的函数，让它打印一个句子，指出本章的主题是什么。调用这个函数，确认显示的消息正确无误。

def display_message():
	"""显示一条消息，指出你在本章学的是什么"""
	msg = "I'm learning to store code in functions."
	print(msg)

display_message()

练习 8.2：喜欢的书
编写一个名为 favorite_book () 的函数，其中包含一个名为 title 的形参。让这个函数打印一条类似的消息：One of my favorite books is Alice in Wonderland.调用这个函数，并将一本书的书名作为实参传递给它。

def favorite_book(title):
	print(f"One of my favorite books is {title}.")

favorite_book(Journey to the West)

练习 8.3：T 恤
编写一个名为 make_shirt () 的函数，它接受一个尺码以及要印到 T 恤上的字样。这个函数应打印一个句子，简要说明 T 恤的尺码和字样。
先使用位置实参调用这个函数来制作一件 T 恤，再用关键字实参调用这个函数。

def make_shirt(size, message):
	"""概述要制作的 T恤是什么样的"""
	print(f"\nI'm going to make a {size} t-shirt.")
	print(f'It will say, "{message}"')

make_shirt('large','I love Python!')
make_shirt(message="Readability counts.",size='medium')

练习 8.4：大号 T 恤
修改 make_shirt () 函数，使其在默认情况下制作⼀件印有 “I love Python”字样的大号 T 恤。调用这个函数分别制作印有默认字样的大号 T 恤，印有默认字样的中号 T 恤，以及一件印有其他字样的 T 恤（尺码无关紧要）。

def make_shirt(size='large', message='I love Python!'):
	"""概述要制作的 T恤是什么样的"""
	print(f"\nI'm going to make a {size} t-shirt.")
	print(f'It will say, "{message}"')

make_shirt()
make_shirt(size='medium')
make_shirt('small', 'Programmers are loopy.')

练习 8.5：城市
编写名为 describe_city () 的函数，它接受一座城市的名字以及该城市所属的国家。这个函数应该打印类似： Reykjavik is in Iceland. 给用于存储国家的形参指定默认值。为三座不同的城市调用这个函数，其中至少有一座城市不属于默认的国家。

def describe_city(city, country='chile'):
	"""描绘城市"""
	msg = f"{city.title()} is in {country.title()}."
	print(msg)
describe_city('santiago')
describe_city('reykjavik','iceland')
describe_city('punta arenas')