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
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
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
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)
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]
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
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