Python快速入门专业版（二十六）：Python函数基础：定义、调用与返回值（Hello函数案例）

引

在编程中，当一段代码需要重复使用（如多次计算圆面积、反复验证用户输入），或者逻辑复杂需要单独封装时，函数就成为了必不可少的工具。函数是Python中组织代码的基本单元，它能将一段逻辑完整的代码块封装起来，实现“一次定义，多次调用”，大幅提升代码的复用性和可读性。

本文将从函数的核心作用讲起，详细介绍函数的定义语法、调用方式和返回值处理，通过“Hello函数”“加法函数”“圆面积计算函数”等案例，帮助你掌握函数的基础用法，理解函数在模块化编程中的核心价值。

一、函数的核心作用：代码复用与模块化

想象一个场景：你需要在程序的10个不同位置打印“Hello, World!”。如果不使用函数，你需要重复编写10次print("Hello, World!")；如果使用函数，只需定义一次打印逻辑，然后在10个位置调用即可。这就是函数的核心价值——代码复用。

函数的作用远不止于此：

• 模块化：将复杂程序拆分为多个功能独立的函数，每个函数专注于解决一个小问题，使程序结构清晰，便于调试和维护。
• 抽象逻辑：通过函数名即可理解功能（如calculate_area()显然是计算面积的函数），无需关心内部实现细节。
• 参数化：通过参数传递不同的值，使函数能处理多种情况（如add(2,3)和add(5,8)用同一个函数实现不同计算）。

二、函数的定义：用def关键字创建函数

在Python中，函数通过def关键字定义，基本语法结构如下：

def 函数名(参数列表):"""函数文档字符串（可选，用于说明函数功能）"""函数体（实现功能的代码块，必须缩进）return 返回值（可选，用于返回结果）

• def：定义函数的关键字，必须放在函数名前。
• 函数名：遵循Python命名规则（字母、数字、下划线组成，不能以数字开头），建议使用小写字母和下划线（如say_hello、calculate_area），见名知意。
• 参数列表：函数接收的输入值，多个参数用逗号分隔，无参数时留空（()）。
• 函数体：实现函数功能的代码，必须缩进（通常4个空格）。
• return：可选，用于将结果返回给调用者；若省略，函数默认返回None。
• 文档字符串：用三引号包裹的说明文字，可通过help(函数名)查看，增强代码可读性。

1. 无参数函数：不需要输入的函数

当函数不需要外部输入即可完成功能时，参数列表为空。最典型的例子是打印固定信息的函数。

示例1：定义并调用无参数的say_hello函数

# 定义无参数函数
def say_hello():"""打印Hello, World!"""print("Hello, World!")# 调用函数（函数名+括号）
say_hello()  # 输出：Hello, World!
say_hello()  # 再次调用，输出同样结果

执行流程解析：

1. def say_hello():定义函数：创建一个名为say_hello的函数，无参数，函数体为打印“Hello, World!”。
2. say_hello()调用函数：程序跳转到函数定义处，执行print语句，然后回到调用位置继续执行。
3. 再次调用时，重复步骤2，实现代码复用。

2. 有参数函数：接收外部输入的函数

大多数情况下，函数需要根据外部输入的不同值执行不同操作，这时就需要定义参数。参数相当于函数内部的变量，其值由调用者传入。

示例2：定义并调用带参数的greet函数

# 定义带一个参数的函数
def greet(name):"""向指定姓名的人打招呼"""print(f"Hello, {name}!")# 调用函数时传入参数
greet("Alice")  # 输出：Hello, Alice!
greet("Bob")    # 输出：Hello, Bob!

解析：

• 函数定义时，name是形式参数（简称“形参”），表示函数需要接收一个输入。
• 调用函数时，"Alice"和"Bob"是实际参数（简称“实参”），会被赋值给形参name。
• 函数体通过name使用外部传入的值，实现“向不同人打招呼”的灵活功能。

示例3：带多个参数的函数（计算两数之和）

# 定义带两个参数的函数
def add(a, b):"""计算两个数的和并返回"""result = a + breturn result  # 返回计算结果# 调用函数，传入两个实参
sum1 = add(3, 5)   # 实参3赋值给a，5赋值给b，返回8
sum2 = add(10, 20) # 返回30print(sum1)  # 输出：8
print(sum2)  # 输出：30

解析：

• 函数add有两个形参a和b，分别接收两个加数。
• 函数体计算a + b，并通过return result将结果返回给调用者。
• 调用时，返回值被赋值给变量sum1和sum2，实现了“复用加法逻辑”的目的。

三、函数的返回值：用return传递结果

return语句用于将函数的计算结果传递给调用者，是函数与外部通信的重要方式。它有以下特性：

1. 返回单个值：直接返回一个数据（数字、字符串、列表等）。
2. 返回多个值：用逗号分隔多个值，Python会自动将它们封装为元组返回。
3. 终止函数执行：return语句执行后，函数会立即结束，后续代码不再执行。

1. 返回单个值

最常见的用法，如示例3中的add函数返回两数之和，或计算圆面积的函数返回面积值。

示例4：计算圆面积的函数（返回单个值）

import math  # 导入数学模块，用于获取π值def circle_area(radius):"""根据半径计算圆的面积（πr²）"""if radius < 0:print("错误：半径不能为负数")return None  # 返回None表示无效结果area = math.pi * radius **2return area  # 返回面积值# 调用函数
area1 = circle_area(2)  # 半径为2的圆面积
area2 = circle_area(-1) # 无效半径print(f"半径为2的圆面积：{area1:.2f}")  # 输出：12.57（保留2位小数）
print(f"无效半径的返回值：{area2}")     # 输出：None

解析：

• 函数首先判断半径是否为负数，若无效则返回None（表示“无有效结果”）。
• 有效时计算面积并返回，调用者通过变量接收结果并使用。
• return不仅返回值，还会终止函数（若半径为负，return None后不会执行面积计算）。

2. 返回多个值

当函数需要返回多个相关结果时（如同时返回两数之和与乘积），可在return后用逗号分隔多个值，调用者可用多个变量接收（自动解包）。

示例5：返回多个值的函数（求和与乘积）

def calculate(a, b):"""返回a与b的和、差、积"""sum_ab = a + bdiff_ab = a - bproduct_ab = a * breturn sum_ab, diff_ab, product_ab  # 返回多个值（自动封装为元组）# 调用函数，用多个变量接收返回值
sum_val, diff_val, product_val = calculate(5, 3)print(f"和：{sum_val}")     # 输出：8
print(f"差：{diff_val}")    # 输出：2
print(f"积：{product_val}") # 输出：15# 也可以用单个变量接收（得到元组）
results = calculate(4, 2)
print(f"返回的元组：{results}")  # 输出：(6, 2, 8)

解析：

• return sum_ab, diff_ab, product_ab实际返回的是一个元组(sum_ab, diff_ab, product_ab)。
• 调用时，sum_val, diff_val, product_val = ...会自动解包元组，将三个值分别赋值给变量。
• 若用单个变量接收（如results），则变量会存储整个元组，可通过索引访问其中的值（如results[0]获取和）。

3. 无return语句的函数

若函数没有return语句，或return后没有值，则默认返回None（Python中表示“无”的特殊值）。

def print_greeting():print("Welcome!")  # 没有return语句result = print_greeting()
print(f"函数返回值：{result}")  # 输出：None

四、函数的调用：执行函数并传递参数

定义函数后，需要通过“函数名(参数)”的方式调用才能执行其功能。调用时，实参的数量和类型需与函数定义的形参匹配（除非使用默认参数等高级特性）。

1. 位置参数：按顺序传递参数

最常用的参数传递方式，实参与形参按位置一一对应。

def describe_person(name, age):"""描述一个人的姓名和年龄"""print(f"{name}今年{age}岁")# 位置参数：第一个实参给name，第二个给age
describe_person("张三", 25)  # 输出：张三今年25岁

注意：位置参数必须按顺序传递，否则会导致逻辑错误：

# 错误示例：参数顺序颠倒
describe_person(25, "张三")  # 输出：25今年张三岁（逻辑错误）

2. 关键字参数：按名称传递参数

为避免位置错误，可在调用时指定“形参名=实参”，明确参数对应关系，参数顺序可任意。

# 关键字参数：明确指定参数对应的形参
describe_person(age=25, name="张三")  # 输出：张三今年25岁（顺序颠倒但结果正确）

适用场景：当函数参数较多时，关键字参数能提高代码可读性，避免因参数顺序错误导致的bug。

3. 函数调用的执行流程

函数调用时，程序的执行流程会发生跳转，具体步骤如下：

1. 调用函数时，计算实参的值，传递给对应的形参。
2. 程序跳转到函数定义处，执行函数体中的代码。
3. 遇到return语句时，将返回值传递给调用者，程序跳转回调用位置。
4. 若函数体执行完毕仍未遇到return，则返回None，程序跳转回调用位置。

示例6：函数调用流程演示

def multiply(x, y):print("开始计算乘积...")result = x * yprint("计算结束，准备返回结果")return resultprint("程序开始")
product = multiply(3, 4)  # 调用函数
print(f"3×4的结果是：{product}")
print("程序结束")

执行流程与输出：

程序开始
开始计算乘积...
计算结束，准备返回结果
3×4的结果是：12
程序结束

解析：

• 程序先执行print("程序开始")。
• 调用multiply(3,4)时，跳转到函数内，执行打印和计算。
• return result将12返回给product，程序跳转回调用处。
• 继续执行后续的print语句。

五、综合案例：自定义数学工具函数

我们通过一个“数学工具”案例，综合应用函数的定义、调用和返回值，实现三个功能：计算绝对值、判断奇偶性、求两数中较大值。

1. 案例代码实现

def absolute_value(num):"""计算一个数的绝对值"""if num < 0:return -num  # 负数的绝对值是其相反数else:return num   # 非负数的绝对值是自身def is_even(num):"""判断一个数是否为偶数，返回布尔值"""return num % 2 == 0  # 能被2整除则为偶数def max_of_two(a, b):"""返回两个数中较大的那个数"""if a > b:return aelse:return b# 测试函数
if __name__ == "__main__":# 测试绝对值函数print(f"-5的绝对值：{absolute_value(-5)}")  # 输出：5print(f"3的绝对值：{absolute_value(3)}")    # 输出：3# 测试奇偶性判断print(f"6是否为偶数：{is_even(6)}")   # 输出：Trueprint(f"7是否为偶数：{is_even(7)}")   # 输出：False# 测试求最大值print(f"4和9中较大的是：{max_of_two(4, 9)}")  # 输出：9print(f"10和5中较大的是：{max_of_two(10, 5)}") # 输出：10

2. 案例解析

• 函数封装：每个函数专注于单一功能，代码逻辑清晰，可独立测试和复用。
• 返回值设计：
  • absolute_value返回数值（绝对值）。
  • is_even返回布尔值（True/False），适合直接用于条件判断。
  • max_of_two返回两个数中的较大值，便于后续计算。
• 测试代码：if __name__ == "__main__":确保测试代码仅在直接运行该文件时执行，当文件被导入为模块时不执行，符合模块化设计原则。

六、函数的参数默认值（进阶技巧）

为了让函数更灵活，Python允许为参数设置默认值：当调用者未传递该参数时，函数使用默认值；若传递了参数，则覆盖默认值。

def greet(name="Guest"):"""向指定姓名的人打招呼，默认是Guest"""print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")  # 传递参数，输出：Hello, Alice!
greet()         # 未传递参数，使用默认值，输出：Hello, Guest!

注意：带默认值的参数必须放在无默认值参数的后面（否则会报错）：

# 正确：无默认值参数在前，有默认值在后
def introduce(name, age=18):print(f"{name}今年{age}岁")# 错误：有默认值参数不能放在无默认值参数前
# def introduce(age=18, name):
#     print(f"{name}今年{age}岁")  # SyntaxError

七、总结与练习

函数是Python编程的基础组件，本文核心知识点：

• 定义语法：def 函数名(参数): 函数体 return 返回值。
• 核心作用：代码复用（避免重复编写）、模块化（拆分复杂逻辑）。
• 参数传递：位置参数（按顺序）和关键字参数（按名称），确保实参与形参匹配。
• 返回值：return可返回单个值或多个值（自动封装为元组），无return则返回None。
• 执行流程：调用时跳转至函数定义，执行后返回调用位置。

练习题目（从易到难）

1. 定义一个无参数函数print_menu()，打印餐厅菜单（至少3个菜品）。
2. 定义一个带参数的函数calculate_rect_area(length, width)，返回长方形的面积。
3. 定义一个函数get_user_info(name, age, city)，返回一个包含这三个信息的字典。
4. 定义一个函数temperature_convert(celsius, target_unit)，将摄氏度转换为华氏度（默认）或开尔文度，返回转换后的值（华氏度公式：celsius×1.8+32；开尔文度公式：celsius+273.15）。

通过这些练习，你将逐步掌握函数的灵活应用，为后续学习函数的高级特性（如可变参数、匿名函数）打下基础。