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详解Python的函数与异常

开发者 https://www.devze.com 2022-12-05 13:51 出处:网络 作者: 盼小辉丶
目录1. 函数1.1 自定义函数1.2 函数与参数1.3 函数与返回值2. 异常处理2.1 raise 语句2.2 异常捕获2.3 finally 子句总结1. 函数
目录
  • 1. 函数
    • 1.1 自定义函数
    • 1.2 函数与参数
    • 1.3 函数与返回值
  • 2. 异常处理
    • 2.1 raise 语句
    • 2.2 异常捕获
    • 2.3 finally 子句
  • 总结

    1. 函数

    抽象是程序能够被人理解的关键所在。程序应非常抽象,如获取用户输入构造列表,查找列表中最大的值,并进行打印:

    list_a = get_input()
    max_value = max(list_a)
    print(max_value)
    

    看到这些代码,可以很容易这个程序是做什么的,至于这些操作的具体细节,将在独立的函数中给出。

    虽然我们并没有具体讲解过函数定义,但是我们已经使用过python的内置函数print,input等。函数可用于减少代码重复,并使程序更易于理解和维护。可以将函数理解为一个“子程序”:函数本质上是一个命名语句序列,可以通过引用函数名称,在程序中的任何位置执行这些指令。创建函数的代码称为“函数定义”,当函数在程序中使用时,称为函数被“调用”。

    1.1 自定义函数

    通过定义函数可以隐藏计算细节,函数定义需要一个函数名、一系列参数(也可以不使用参数)以及一个函数体,函数也可以显式地返回一个值,函数定义的一般形式如下所示:

    def name_of_function(paramters):
        body_of_function
    

    例如编写一个求圆面积的函数:

    def area_of_circle(radius):
        area = 3.14 * radius ** 2
        return area
    

    在这个函数定义中,def是告诉Python要定义一个函数,函数名(这里为area_of_circle)用于函数后续的调用,函数名后的括号里是函数的形式参数列表。在这个函数中,radius是唯一的形式参数,函数体可以是任何一段Python代码,return语句用于调用函数时返回一个值,只能用于函数体中,执行return语句会结束对函数的调用。如果要调用area_of_circle函数,需要为其提供一个实际参数值,函数调用是一个表达式,表达式的值就是调用函数返回的值:

    >>> area_of_circle(10)
    314.0
    >>> area = area_of_circle(10)
    >>> print(area)
    314.0
    

    函数被调用时,将执行以下过程:

    1.调用程序在函数调用点暂停执行

    2.函数形参获得实参提供的值

    3.执行函数体中的代码,直至遇到return语句,return后面的表达式的值作为函数调用的值;或者直到函数体中没有语句可以继续执行,这时函数返回的值为None;

    4.如果return后面没有表达式,返回的值也为None返回到函数被调用的点执行之后的代码

    详解Python的函数与异常

    我们已经知道,函数也可以不包含参数或返回值,例如以下简单的函数示例:

    def hello_world():
        for i in range(3):
            print('Hello World!')
    

    调用此函数,将打印三行 ‘Hello World!',且函数的返回值为None:

    >>> value = hello_world()
    Hello World!
    Hello World!
    Hello World!
    >>> print(value)
    None
    

    1.2 函数与参数

    编写函数时,常常需要多个参数,那么不同参数是如何赋值的呢wwBvDWbXl?在Python中,有两种方法可以将形参绑定到实参。最常用的方法是使用位置参数,即第一个形参绑定到第一个实参,第二个形参绑定到第二个实参,以此类推;第二种方法是关键字参数,即形参根据名称绑定到实参:

    def inforname(name, sex, address):
        print("My name is {}, my gender is {}, and my home address is {}.".format(name, sex, address))
    

    以下几种函数调用方式是等价的,其中第一种方式为位置参数,其他方法为关键字参数

    inforname('panxiaohui', 'male', 'henan')
    inforname('panxiaohui', address = 'henan', sex = 'male')
    inforname('panxiaohui', 'male', address = 'henan')
    inforname(address = 'henan', sex = 'male', name = 'panxiaohui')
    

    关键字参数可以放在位置参数后,但位置参数不能放在关键字参数后:

    >>> inforname('panxiaohui', sex = 'male', 'henan')
      File "<stdin>", line 1
        inforname('panxiaohui', sex = 'male', 'henan')
                                                     ^
    SyntaxError: positional argument follows keyword argument
    

    前面我们在介绍print函数时,提到过可以使用可选参数end来改变print函数默认换行的行为,可选参数是带有默认值的参数,通常和关键字参数结合使用,在函数调用时可以不为其赋值(此时将使用默认值),而不带有默认值的参数,在函数调用时则必须为其指定参数值。

    首先编写以下函数:

    def special_number(start, end, step=1):
        list_value = []
        for i in range(start, end, step):
            list_value.append(i)
        return list_value
    

    执行函数调用:

    >>> special_number(2,10)
    [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> special_number(2,10, step=2)
    [2, 4, 6, 8]
    >>> special_number(2)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: special_number() missing 1 required positional argument: 'end'
    

    1.3 函数与返回值

    返回值是从函数发送信息到调用函数的程序部分的主要方式,函数还可以通过更改函数参数来与调用程序通信,这需要理解函数调用中使用的实参和形参之间的关系。

    在函数中,尽管实参和形参的名称是一样的,但它们并不是同一个变量。每个函数都定义了一个命名空间,也称为作用域,每次函数调用都将创建一个新的作用域:

    def exponentiation(number, power):
        power = power * 2
        result = number ** power
        number = result
    def test_exponentiation():
        n = 2
        power = 5
        exponentiation(n, power)
        print(n, power)
    

    调用函数,可以直观的看出作用域的含义:

    >>> test_exponentiation()
    2 5
    

    在函数内使用的变量称为局部变量(与之相对的是全局变量)。test_exponentiation()函数的前两行创建了名为originalpower的两个局部变量,它们的值分别为 2 和 5。 然后调用了exponentiation()函数。形参numberpower被赋值为来自实参original和power的值。需要牢记一点,即使实参和形参的名称都为power,它们也是两个独立的变量,参数的赋值使test_exponentiation()函数中的变量original和power引用了实参的“值”:

    详解Python的函数与异常

    执行exponentiation()首先为其局部变量power赋一个新值,并创建一个新变量result。然后,exponentiation()为number赋值,让它具有与result相同的值。虽然,现在numberresult指向相同的值、并且修改了exponentiation()函数中power变量,但这对test_exponentiation()函数中的变量originalpower没有影响:

    详解Python的函数与异常

    exponentiation()执行完成后,控制返回到test_exponentiation()exponentiation()中的局部变量被回收,test_exponentiation()函数中的original和power仍分别指初始值。

    综上,PythwwBvDWbXlon中函数的形参只接收实参的“值”,函数不能访问保存实参的变量。因此,为形参分配新值对实参变量没有影响,这是由于Python“按值”传递所有参数。一些编程语言(如 C++ )允许变量本身作为参数传递给函数,这种机制称为“按引用”传递参数。当变量按引用传递时,向形参分配新值实际上会更改调用程序中的参数变量的值。

    由于Python不允许按引用传递参数,因此需要使用return语句返回修改后的值:

    def exponentiation(number, power):
        power = power * 2
        result = number ** power
    www.cppcns.com    number = result
        return number, power
    def test_exponentiation():
        original = 2
        power = 5
        original, power = exponentiation(original, power)
        print(original, power)
    

    执行函数,查看输出:

    >>> test_exponentiation()

    1024 10

    2. 异常处理

    程序编写过程中,有两种常见的错误:第一种时语法错误,例如编写程序时缩进出现问题、第二种问题是算法的逻辑错误,例如访问不存在的变量、列表越界访问等。后者通常称为异常,为了处理这种情况,Python 提供了异常处理机制:

    >>> x = []
    >>> x[0]
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    IndexError: list index out of range
    

    在Python中,异常状态使用异常对象来表示,在遇到错误时引发异常。如果未处理异常对象,程序将会终止并显示错误消息 (Traceback)。每种异常也都是不同异常类的实例(上一示例中异常是类 IndexError 的实例),可以使用不同方式引发并捕获这些实例,而不至于导致整个程序运行失败。

    2.1 raise 语句

    可以使用raise语句来引发异常,并将类或实例作为参数。将类作为参数时,将自动创建一个实例,同时也可以添加错误消息提示:

    >>> raise OSError
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    OSError
    >>> raise OSError("can't open this file")
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    OSError: can't open this file
    

    2.2 异常捕获

    当程序发生异常时,也称程序“抛出”异常。对异常进行处理,通常称为异常捕获。为此,可使用try/except语句。例如,进行除法运算时,如果用户输入了一个非零的除数,那么运算结果就会被打印出来。但是,如果用户输入了一个零作为除数,那么就会引发ZeroDivisionError异常:

    >>> number_a = float(input('Please enter a number: '))
    Please enter a number: 10.2
    >>> number_b = float(input('Please enter another number: '))
    Please enter another number: 0
    >>> print(number_a / number_b)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    ZeroDivisionError: float division by zero
    

    使用except语句块则可以“捕捉”这个异常,并且打印提示消息,然后通过对除数加一个很小的值确保其不为零,这意味着程序并不会终止,而是继续执行后续语句:

    >>> try:
    ...     print(number_a / number_b)
    ... except:
    ...     print('Divisor cannot be zero!')
    ...     print('Add a small number to the divisor.')
    ...     print(number_a / (number_b + 1e-8))
    Divisor cannot be zero
    Add a small number to the divisor
    1019999999.999999wwBvDWbXl9
    

    如果需要捕获多个异常,可以使用多个except子句,或者在一个元组中指定这些异常:

    # 使用多个 except 子句
    try:
        number_a = input('Please enter a number:')
        number_b = input('Please enter another number:')
        print(float(number_a) / float(number_b))
    except TypeError:
        print("That wasn't a number!")
    except ZeroDivisionErrwww.cppcns.comor:
        print('Divisor cannot be zero!')
    # 使用元组指定异常
    try:
        number_a = input('Please enter a number:')
        number_b = input('Please enter another number:')
        print(float(number_a) / float(number_b))
    except (ZeroDivisionError, TypeError):
        print("You entered the wrong number!")
    

    try/except语句还有一个可选的else子句,如果使用这个子句,那么必须放在所有的except子句之后,else子句在try子句没有发生任何异常时执行,例如在try语句中执行除法运算,如果正确运算没有发生异常,则执行else部分,打印结果:

    try:
        number_a = input('Please enter a number:')
        number_b = input('Please enter another number:')
        result = float(number_a) / float(number_b)
    except (ZeroDivisionError, TypeError):
        print("You entered the wrong number!")
    else:
        print(result)
    

    不把所有语句都放在try子句,而使用else子句,可以避免一些意料之外,而except又无法捕获的异常。

    2.3 finally 子句

    finally子句可以与try语句配套使用,可以在发生异常时执行清理工作,不管try子句中是否发生异常,都将执行finally子句:

    result = None
    try:
        number_a = input('Please enter a number:')
        number_b = input('Please enter another number:')
        result = float(number_a) / float(number_b)
    except (ZeroDivisionError, TypeError):
        print("You entered the wrong number!")
    else:
        print(result)
    finally:
        del result
    

    总结

    本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注我们的更多内容!

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