函数
函数的定义¶
还记得 Python 里面“万物皆对象”么？Python 把函数也当成对象，可以从另一个函数中返回出来而去构建高阶函数，比如： 参数是函数、返回值是函数。
我们首先来介绍函数的定义。
函数以def关键词开头，后接函数名和圆括号()。
函数执行的代码以冒号起始，并且缩进。
return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回None。
def functionname (parameters): "函数_文档字符串" function_suite
函数文档
def MyFirstFunction(name): "函数定义过程中name是形参" # 因为Ta只是一个形式，表示占据一个参数位置 print('传递进来的{0}叫做实参，因为Ta是具体的参数值！'.format(name)) MyFirstFunction('老马的程序人生') # 传递进来的老马的程序人生叫做实参，因为Ta是具体的参数值！ print(MyFirstFunction.__doc__) # 函数定义过程中name是形参 help(MyFirstFunction) # Help on function MyFirstFunction in module __main__: # MyFirstFunction(name) # 函数定义过程中name是形参
函数参数
Python 的函数具有非常灵活多样的参数形态，既可以实现简单的调用，又可以传入非常复杂的参数。从简到繁的参数形态如下：
1. 位置参数
def functionname(arg1): "函数_文档字符串" function_suite return [expression]
2. 默认参数
def functionname(arg1, arg2=v): "函数_文档字符串" function_suite return [expression]
3. 可变参数
顾名思义，可变参数就是传入的参数个数是可变的，可以是 0, 1, 2 到任意个，是不定长的参数。
def functionname(arg1, arg2=v, *args): "函数_文档字符串" function_suite return [expression]
def printinfo(arg1, *args): print(arg1) for var in args: print(var) printinfo(10) # 10 printinfo(70, 60, 50) # 70 # 60 # 50
4. 关键字参数
def functionname(arg1, arg2=v, *args, **kw):
"函数_文档字符串"
function_suite
return [expression]
def printinfo(arg1, *args, **kwargs): print(arg1) print(args) print(kwargs) printinfo(70, 60, 50) # 70 # (60, 50) # {} printinfo(70, 60, 50, a=1, b=2) # 70 # (60, 50) # {'a': 1, 'b': 2}
「可变参数」和「关键字参数」的同异总结如下：
5. 命名关键字参数
def functionname(arg1, arg2=v, *args, *, nkw, **kw):
"函数_文档字符串"
function_suite
return [expression]
- `*, nkw` - 命名关键字参数，用户想要输入的关键字参数，定义方式是在nkw 前面加个分隔符 `*`。
- 如果要限制关键字参数的名字，就可以用「命名关键字参数」
- 使用命名关键字参数时，要特别注意不能缺少参数名。
6. 参数组合
在 Python 中定义函数，可以用位置参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数，这 5 种参数中的 4 个都可以一起使用，但是注意，参数定义的顺序必须是：
- 位置参数、默认参数、可变参数和关键字参数。
- 位置参数、默认参数、命名关键字参数和关键字参数。
要注意定义可变参数和关键字参数的语法：
- `*args` 是可变参数，`args` 接收的是一个 `tuple`
- `**kw` 是关键字参数，`kw` 接收的是一个 `dict`
命名关键字参数是为了限制调用者可以传入的参数名，同时可以提供默认值。定义命名关键字参数不要忘了写分隔符 `*`，否则定义的是位置参数。
警告：虽然可以组合多达 5 种参数，但不要同时使用太多的组合，否则函数很难懂。
变量作用域
当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字
闭包
闭包的返回值通常是函数。
def make_counter(init): counter = [init] def inc(): counter[0] += 1 def dec(): counter[0] -= 1 def get(): return counter[0] def reset(): counter[0] = init return inc, dec, get, reset inc, dec, get, reset = make_counter(0) inc() inc() inc() print(get()) # 3 dec() print(get()) # 2 reset() print(get()) # 0
如果要修改闭包作用域中的变量则需要 nonlocal 关键字
def outer(): num = 10 def inner(): nonlocal num # nonlocal关键字声明 num = 100 print(num) inner() print(num) outer() # 100 # 100
递归
【例子】n! = 1 x 2 x 3 x ... x n
# 利用循环 n = 5 for k in range(1, 5): n = n * k print(n) # 120 # 利用递归 def factorial(n): if n == 1: return 1 return n * factorial(n - 1) print(factorial(5)) # 120
设置递归的层数，Python默认递归层数为 100
import sys sys.setrecursionlimit(1000)
Lambda 表达式
匿名函数的定义
在 Python 里有两类函数：
- 第一类：用 `def` 关键词定义的正规函数
- 第二类：用 `lambda` 关键词定义的匿名函数
Python 使用 `lambda` 关键词来创建匿名函数，而非`def`关键词，它没有函数名，其语法结构如下：
> lambda argument_list: expression
- `lambda` - 定义匿名函数的关键词。
- `argument_list` - 函数参数，它们可以是位置参数、默认参数、关键字参数，和正规函数里的参数类型一样。
- `:`- 冒号，在函数参数和表达式中间要加个冒号。
- `expression` - 只是一个表达式，输入函数参数，输出一些值。
注意：
- `expression` 中没有 return 语句，因为 lambda 不需要它来返回，表达式本身结果就是返回值。
- 匿名函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数。
匿名函数的应用
函数式编程 是指代码中每一块都是不可变的，都由纯函数的形式组成。这里的纯函数，是指函数本身相互独立、互不影响，对于相同的输入，总会有相同的输出，没有任何副作用。
def f(x): for i in range(0, len(x)): x[i] += 10 return x x = [1, 2, 3] f(x) print(x) # [11, 12, 13]
匿名函数 常常应用于函数式编程的高阶函数 (high-order function)中，主要有两种形式：
如，在 filter和map函数中的应用：
filter(function, iterable) 过滤序列，过滤掉不符合条件的元素，返回一个迭代器对象，如果要转换为列表，可以使用 list() 来转换。
map(function, *iterables) 根据提供的函数对指定序列做映射。
类与对象
对象 = 属性 + 方法
对象是类的实例。换句话说，类主要定义对象的结构，然后我们以类为模板创建对象。类不但包含方法定义，而且还包含所有实例共享的数据。
我们可以使用关键字 class 定义 Python 类，关键字后面紧跟类的名称、分号和类的实现。
self 是什么？
Python 的 self 相当于 C++ 的 this 指针。
类的方法与普通的函数只有一个特别的区别 —— 它们必须有一个额外的第一个参数名称（对应于该实例，即该对象本身），按照惯例它的名称是 self。在调用方法时，我们无需明确提供与参数 self 相对应的参数。
class Ball: def setName(self, name): self.name = name def kick(self): print("我叫%s,该死的，谁踢我..." % self.name) a = Ball() a.setName("球A") b = Ball() b.setName("球B") c = Ball() c.setName("球C") a.kick() # 我叫球A,该死的，谁踢我... b.kick() # 我叫球B,该死的，谁踢我...
Python 的魔法方法
据说，Python 的对象天生拥有一些神奇的方法，它们是面向对象的 Python 的一切...
它们是可以给你的类增加魔力的特殊方法...
如果你的对象实现了这些方法中的某一个，那么这个方法就会在特殊的情况下被 Python 所调用，而这一切都是自动发生的...
类有一个名为__init__(self[, param1, param2...])的魔法方法，该方法在类实例化时会自动调用。
公有和私有
在 Python 中定义私有变量只需要在变量名或函数名前加上“__”两个下划线，那么这个函数或变量就会为私有的了。
class JustCounter: __secretCount = 0 # 私有变量 publicCount = 0 # 公开变量 def count(self): self.__secretCount += 1 self.publicCount += 1 print(self.__secretCount ,'====',self.publicCount) counter = JustCounter() counter.count() # 1 counter.count() # 2 print(counter.publicCount) # 2 # Python的私有为伪私有 print(counter._JustCounter__secretCount) print(counter._JustCounter__secretCount) # 2 print(counter.__secretCount) # AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'
继承
Python 同样支持类的继承，派生类的定义如下所示：
class DerivedClassName(BaseClassName):
statement-1
.
.
.
statement-N
BaseClassName（基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用：
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
statement-1
.
.
.
statement-N
【例子】如果子类中定义与父类同名的方法或属性，则会自动覆盖父类对应的方法或属性。
多继承
Python 虽然支持多继承的形式，但我们一般不使用多继承，因为容易引起混乱。
class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
statement-1
.
.
.
statement-N
需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，Python 从左至右搜索，即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法
组合
class Turtle: def __init__(self, x): self.num = x class Fish: def __init__(self, x): self.num = x class Pool: def __init__(self, x, y): self.turtle = Turtle(x) self.fish = Fish(y) def print_num(self): print("水池里面有乌龟%s只，小鱼%s条" % (self.turtle.num, self.fish.num)) p = Pool(2, 3) p.print_num()
类、类对象和实例对象
类对象：创建一个类，其实也是一个对象也在内存开辟了一块空间，称为类对象，类对象只有一个。
class A(object): pass
实例对象：就是通过实例化类创建的对象，称为实例对象，实例对象可以有多个。
类属性：类里面方法外面定义的变量称为类属性。类属性所属于类对象并且多个实例对象之间共享同一个类属性，说白了就是类属性所有的通过该类实例化的对象都能共享。
注意：属性与方法名相同，属性会覆盖方法。 【例子】 class A: def x(self): print('x_man') aa = A() aa.x() # x_man aa.x = 1 print(aa.x) # 1 aa.x() # TypeError: 'int' object is not callable
什么是绑定？
Python 严格要求方法需要有实例才能被调用，这种限制其实就是 Python 所谓的绑定概念。
Python 对象的数据属性通常存储在名为.__ dict__的字典中，我们可以直接访问__dict__，或利用 Python 的内置函数vars()获取.__ dict__。
class CC: def setXY(self, x, y): self.x = x self.y = y def printXY(self): print(self.x, self.y) dd = CC() print(dd.__dict__) # {} print(vars(dd)) # {} print(CC.__dict__) # {'__module__': '__main__', 'setXY':
一些相关的内置函数（BIF）
issubclass(class, classinfo) 方法用于判断参数 class 是否是类型参数 classinfo 的子类。
一个类被认为是其自身的子类。
classinfo可以是类对象的元组，只要class是其中任何一个候选类的子类，则返回True。
class A: pass class B(A): pass print(issubclass(B, A)) # True print(issubclass(B, B)) # True print(issubclass(A, B)) # False print(issubclass(B, object)) # True
hasattr(object, name)用于判断对象是否包含对应的属性。
getattr(object, name[, default])用于返回一个对象属性值。
class A(object): bar = 1 a = A() print(getattr(a, 'bar')) # 1 print(getattr(a, 'bar', 3)) # 3 a.bar =2 print(getattr(a, 'bar')) print(getattr(a, 'bar',4))
setattr(object, name, value)对应函数 getattr()，用于设置属性值，该属性不一定是存在的。
class A(object): bar = 1 a = A() print(getattr(a, 'bar')) # 1 setattr(a, 'bar', 5) print(a.bar) # 5 setattr(a, "age", 28) print(a.age) # 28
delattr(object, name)用于删除属性。
class Coordinate: x = 10 y = -5 z = 0 point1 = Coordinate() print('x = ', point1.x) # x = 10 print('y = ', point1.y) # y = -5 print('z = ', point1.z) # z = 0 delattr(Coordinate, 'z') print('--删除 z 属性后--') # --删除 z 属性后-- print('x = ', point1.x) # x = 10 print('y = ', point1.y) # y = -5 # 触发错误 print('z = ', point1.z) # AttributeError: 'Coordinate' object has no attribute 'z'
class property([fget[, fset[, fdel[, doc]]]])用于在新式类中返回属性值。
魔法方法
魔法方法总是被双下划线包围，例如__init__。
魔法方法是面向对象的 Python 的一切，如果你不知道魔法方法，说明你还没能意识到面向对象的 Python 的强大。
魔法方法的“魔力”体现在它们总能够在适当的时候被自动调用。
魔法方法的第一个参数应为cls（类方法） 或者self（实例方法）。
基本的魔法方法
class Rectangle: def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y def getPeri(self): return (self.x + self.y) * 2 def getArea(self): return self.x * self.y rect = Rectangle(4, 5) print(rect.getPeri()) # 18 print(rect.getArea()) # 20
_new__(cls[, ...]) 在一个对象实例化的时候所调用的第一个方法，在调用__init__初始化前，先调用__new__。
class A(object): def __init__(self, value): print("into A __init__") self.value = value def __new__(cls, *args, **kwargs): print("into A __new__") print(cls) return object.__new__(cls) class B(A): def __init__(self, value): print("into B __init__") self.value = value def __new__(cls, *args, **kwargs): print("into B __new__") print(cls) return super().__new__(cls, *args, **kwargs) b = B(10) # 结果： # into B __new__ #
若__new__没有正确返回当前类cls的实例，那__init__是不会被调用的，即使是父类的实例也不行，将没有__init__被调用。
单例模式
利用__new__实现单例模式。
class Earth: pass a = Earth() print(id(a)) # 260728291456 b = Earth() print(id(b)) # 260728291624 class Earth: __instance = None # 定义一个类属性做判断 def __new__(cls): if cls.__instance is None: cls.__instance = object.__new__(cls) return cls.__instance else: return cls.__instance a = Earth() print(id(a)) # 512320401648 b = Earth() print(id(b)) # 512320401648
__new__方法主要是当你继承一些不可变的 class 时（比如int, str, tuple）， 提供给你一个自定义这些类的实例化过程的途径。
回收算法
__del__(self) 析构器，当一个对象将要被系统回收之时调用的方法。
Python 采用自动引用计数（ARC）方式来回收对象所占用的空间，当程序中有一个变量引用该 Python 对象时，Python 会自动保证该对象引用计数为 1；当程序中有两个变量引用该 Python 对象时，Python 会自动保证该对象引用计数为 2，依此类推，如果一个对象的引用计数变成了 0，则说明程序中不再有变量引用该对象，表明程序不再需要该对象，因此 Python 就会回收该对象。
大部分时候，Python 的 ARC 都能准确、高效地回收系统中的每个对象。但如果系统中出现循环引用的情况，比如对象 a 持有一个实例变量引用对象 b，而对象 b 又持有一个实例变量引用对象 a，此时两个对象的引用计数都是 1，而实际上程序已经不再有变量引用它们，系统应该回收它们，此时 Python 的垃圾回收器就可能没那么快，要等专门的循环垃圾回收器（Cyclic Garbage Collector）来检测并回收这种引用循环。
__str__(self):
__repr__(self)：
repr是str的备胎
__str__(self) 的返回结果可读性强。也就是说，__str__ 的意义是得到便于人们阅读的信息，就像下面的 '2019-10-11' 一样。
__repr__(self) 的返回结果应更准确。怎么说，__repr__ 存在的目的在于调试，便于开发者使用。
__add__(self, other)定义加法的行为：+
__sub__(self, other)定义减法的行为：-
__mul__(self, other)定义乘法的行为：*
__truediv__(self, other)定义真除法的行为：/
__floordiv__(self, other)定义整数除法的行为：//
__mod__(self, other) 定义取模算法的行为：%
__divmod__(self, other)定义当被 divmod() 调用时的行为
divmod(a, b)把除数和余数运算结果结合起来，返回一个包含商和余数的元组(a // b, a % b)。
__pow__(self, other[, module])定义当被 power() 调用或 ** 运算时的行为
__lshift__(self, other)定义按位左移位的行为：
__rshift__(self, other)定义按位右移位的行为：>>
__and__(self, other)定义按位与操作的行为：&
__xor__(self, other)定义按位异或操作的行为：^
__or__(self, other)定义按位或操作的行为：|
__radd__(self, other)定义加法的行为：+
__rsub__(self, other)定义减法的行为：-
__rmul__(self, other)定义乘法的行为：*
__rtruediv__(self, other)定义真除法的行为：/
__rfloordiv__(self, other)定义整数除法的行为：//
__rmod__(self, other) 定义取模算法的行为：%
__rdivmod__(self, other)定义当被 divmod() 调用时的行为
__rpow__(self, other[, module])定义当被 power() 调用或 ** 运算时的行为
__rlshift__(self, other)定义按位左移位的行为：
__rrshift__(self, other)定义按位右移位的行为：>>
__rand__(self, other)定义按位与操作的行为：&
__rxor__(self, other)定义按位异或操作的行为：^
__ror__(self, other)定义按位或操作的行为：|
增量赋值运算符
__iadd__(self, other)定义赋值加法的行为：+=
__isub__(self, other)定义赋值减法的行为：-=
__imul__(self, other)定义赋值乘法的行为：*=
__itruediv__(self, other)定义赋值真除法的行为：/=
__ifloordiv__(self, other)定义赋值整数除法的行为：//=
__imod__(self, other)定义赋值取模算法的行为：%=
__ipow__(self, other[, modulo])定义赋值幂运算的行为：**=
__ilshift__(self, other)定义赋值按位左移位的行为：
__irshift__(self, other)定义赋值按位右移位的行为：>>=
__iand__(self, other)定义赋值按位与操作的行为：&=
__ixor__(self, other)定义赋值按位异或操作的行为：^=
__ior__(self, other)定义赋值按位或操作的行为：|=
一元运算符
__neg__(self)定义正号的行为：+x
__pos__(self)定义负号的行为：-x
__abs__(self)定义当被abs()调用时的行为
__invert__(self)定义按位求反的行为：~x
属性访问
__getattr__(self, name): 定义当用户试图获取一个不存在的属性时的行为。
__getattribute__(self, name)：定义当该类的属性被访问时的行为（先调用该方法，查看是否存在该属性，若不存在，接着去调用__getattr__）。
__setattr__(self, name, value)：定义当一个属性被设置时的行为。
__delattr__(self, name)：定义当一个属性被删除时的行为。
描述符
描述符就是将某种特殊类型的类的实例指派给另一个类的属性。
__get__(self, instance, owner)用于访问属性，它返回属性的值。
__set__(self, instance, value)将在属性分配操作中调用，不返回任何内容。
__del__(self, instance)控制删除操作，不返回任何内容。
定制序列
协议（Protocols）与其它编程语言中的接口很相似，它规定你哪些方法必须要定义。然而，在 Python 中的协议就显得不那么正式。事实上，在 Python 中，协议更像是一种指南。
容器类型的协议
如果说你希望定制的容器是不可变的话，你只需要定义__len__()和__getitem__()方法。
如果你希望定制的容器是可变的话，除了__len__()和__getitem__()方法，你还需要定义__setitem__()和__delitem__()两个方法。
迭代器
迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。
iter(object) 函数用来生成迭代器。
next(iterator[, default]) 返回迭代器的下一个项目。
iterator -- 可迭代对象
default -- 可选，用于设置在没有下一个元素时返回该默认值，如果不设置，又没有下一个元素则会触发 StopIteration 异常
把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个魔法方法 __iter__() 与 __next__() 。
__iter__(self)定义当迭代容器中的元素的行为，返回一个特殊的迭代器对象， 这个迭代器对象实现了 __next__() 方法并通过 StopIteration 异常标识迭代的完成。
__next__() 返回下一个迭代器对象。
StopIteration 异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在 __next__() 方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发 StopIteration 异常来结束迭代。
生成器
在 Python 中，使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。
跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。
在调用生成器运行的过程中，每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息，返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。
调用一个生成器函数，返回的是一个迭代器对象。
def libs(n): a = 0 b = 1 while True: a, b = b, a + b if a > n: return yield a for each in libs(100): print(each, end=' ') # 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89