第一次接觸函數(shù)的時候我還在寫那種一頁能鋪好幾屏的腳本。復制、粘貼、微調(diào)遇到需求改動就得一個文件一個文件地改改到后面連自己都分不清哪個版本是最新的。后來翻別人的代碼發(fā)現(xiàn)人家用幾十個短小而整齊的函數(shù)就把整個項目搭得像積木一樣我才意識到函數(shù)不是語法書里的一個考點而是一種把代碼“化整為零”的思維方式。這篇文章不聊高深的理論只把函數(shù)的定義、參數(shù)、返回值和作用域這些基礎(chǔ)用法一條條拆開來講配合隨手就能跑的示例代碼。適合剛學會變量和循環(huán)、正準備邁入結(jié)構(gòu)化編程這一步的初學者也適合那些寫了很久腳本但總覺得代碼越寫越亂的開發(fā)者?？炊瘮?shù)你就能開始真正“設(shè)計”代碼而不是“堆”代碼。1. 函數(shù)到底是個什么東西藏在名字背后的核心邏輯1.1 從生活場景理解函數(shù)一臺“加工機器”函數(shù)這個概念聽起來很抽象但它對應到生活里其實非常常見。你把臟衣服放進洗衣機按下啟動鍵洗衣機內(nèi)部怎么翻滾、怎么排水你不用管過一會兒拿出來就是干凈衣服。對你來說這臺機器的“輸入”是臟衣服“輸出”是干凈衣服中間過程被封裝在機身里。函數(shù)干的就是這件事接收你給的數(shù)據(jù)按照你預先寫好的步驟處理然后把結(jié)果送出來。這種“不關(guān)心內(nèi)部過程只看輸入輸出”的思維方式編程里叫黑盒思維。寫函數(shù)的時候你可以把注意力集中在“我需要什么輸入、要得到什么輸出、中間如何處理”這三件事上。至于這個函數(shù)以后被誰調(diào)用、在哪個模塊里調(diào)用調(diào)用者根本不需要知道你函數(shù)里的一個臨時變量叫什么名字。如果非要說函數(shù)和洗衣機的區(qū)別那就是洗衣機只能洗衣服而函數(shù)處理的是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、字符串、列表、字典也可以是對象。但這沒關(guān)系函數(shù)只負責一件事接收、處理、返回。1.2 為什么函數(shù)是代碼里最重要的一塊積木很多初學者會問我把所有邏輯從上到下寫在一個文件里也能跑出正確結(jié)果為什么非要拆成函數(shù)這個問題我自己也糾結(jié)過。直到有一次我需要在一個項目里同時處理訂單頁和后臺管理頁的折扣計算兩處邏輯各寫了一份結(jié)果某天產(chǎn)品經(jīng)理改了折扣規(guī)則我改了訂單頁卻漏了后臺那一份線上就出了價格不一致的問題。那次之后我才真正明白函數(shù)解決的問題遠不止“代碼復用”這么簡單。函數(shù)至少帶來四個層面的收益。第一是可復用性寫一次、調(diào)用多次修改只在定義處進行不會出現(xiàn)“改一處漏一處”的連鎖事故。第二是可讀性給一段操作起一個清晰的名字比如calculateDiscount別人讀代碼時不用鉆進邏輯細節(jié)只看函數(shù)名就知道這段在干什么。第三是可測試性獨立函數(shù)可以單獨喂數(shù)據(jù)驗證結(jié)果出問題時能快速定位到具體函數(shù)而不是在大段腳本里翻找。第四是抽象與拆分能力一個復雜需求可以拆成多個小函數(shù)每個函數(shù)只做一件事最后像搭積木一樣組合起來。這里有一個很重要的觀念轉(zhuǎn)變函數(shù)不只是語法更是一種“模塊化思考”的訓練。當你面對一個復雜需求時先不要急著寫代碼而是先問自己“這個需求可以拆成哪幾個步驟每個步驟的輸入輸出分別是什么”一旦你習慣用函數(shù)來拆分問題再大的項目在你眼里也會變成一組小而清晰的函數(shù)組合。2. 函數(shù)的定義與基本調(diào)用先把架子搭起來2.1 不同語言里的函數(shù)定義長什么樣先看兩種最常見的語法Python版本def calculate_discount(price, rate): discount_price price * rate return discount_priceJavaScript版本function calculateDiscount(price, rate) { const discountPrice price * rate; return discountPrice; }兩種寫法的骨架其實完全一致先聲明這是一個函數(shù)然后給函數(shù)起一個名字括號里寫參數(shù)可以沒有參數(shù)后面跟一對花括號或者冒號加縮進的代碼塊最后用return把結(jié)果返回出去。price和rate是參數(shù)也就是函數(shù)接收的輸入函數(shù)體里的discount_price是內(nèi)部變量return discount_price則是把計算結(jié)果遞出來。關(guān)于函數(shù)名我的建議是使用“動詞開頭的命名方式”getUser、calculateTotal、formatDate、validateInput。因為函數(shù)本質(zhì)上是“動作”名字里帶動詞讀代碼的時候一眼就能看出它在做什么。Python社區(qū)喜歡用下劃線分隔單詞JavaScript社區(qū)習慣用駝峰命名哪種風格并不重要重要的是在一個項目里保持一致。命名清晰的好處過兩個月你再回來看自己的代碼時體會最深。2.2 調(diào)用一個函數(shù)時程序到底發(fā)生了什么函數(shù)定義本身只是“聲明”它不會立刻執(zhí)行。真正讓代碼跑起來的是調(diào)用在函數(shù)名后面加一對括號括號里填上參數(shù)。def add(a, b): return a b result add(3, 5) print(result) # 8這里add(3, 5)就是調(diào)用程序執(zhí)行到這一行時會暫時跳到函數(shù)定義的位置把3和5分別綁定給a和b執(zhí)行完函數(shù)體后帶著返回值8回到調(diào)用處再把8賦給result。這個過程很像你拿著菜譜做菜菜譜只是寫在那里只有你真正動手做的時候才會產(chǎn)生一道菜。初學階段最容易犯的一個錯誤是忘記加括號。如果我寫的是result add而不是add(3, 5)那么result得到的不是一個數(shù)字而是這個函數(shù)本身的內(nèi)存引用。打印出來可能是function add at 0x...而不是8。這在Python里會讓人很困惑但在JavaScript里同樣存在類似問題。記住一個判斷標準如果你想拿到函數(shù)的處理結(jié)果就必須加括號如果你只是想把這個函數(shù)當作值傳來傳去那才不需要括號。另外要注意函數(shù)體里的print和return的區(qū)別。print是打印到控制臺方便調(diào)試但它不是返回值return才是把數(shù)據(jù)交給調(diào)用者。如果你寫了一個函數(shù)里面只有print沒有return那么調(diào)用它后拿到的結(jié)果是None。這個細節(jié)我在下一節(jié)還會重點展開。3. 參數(shù)傳遞與返回值數(shù)據(jù)進出的關(guān)鍵細節(jié)3.1 形參和實參一個管“接口”一個管“原料”函數(shù)定義時的price和rate叫形式參數(shù)簡稱形參調(diào)用時傳入的實際值比如calculate_discount(100, 0.8)里的100和0.8叫實際參數(shù)簡稱實參。形參相當于函數(shù)對外公布的“接口說明書”我接受兩個參數(shù)第一個是原價第二個是折扣率。實參則是你真正遞給它的“原料”。大部分語言支持兩種傳參方式。Python里除了按位置傳參還可以使用關(guān)鍵字參數(shù)def calculate_area(length, width): return length * width print(calculate_area(5, 3)) # 按位置傳參 print(calculate_area(width3, length5)) # 關(guān)鍵字參數(shù)順序可調(diào)關(guān)鍵字參數(shù)的好處是調(diào)用時一目了然尤其當參數(shù)很多或者有多個是數(shù)字時不會因為順序搞錯而出錯。函數(shù)還可以定義默認參數(shù)這樣調(diào)用者可以少傳一些值def power(base, exponent2): return base ** exponent print(power(5)) # 25 print(power(5, 3)) # 125這里exponent2就給exponent設(shè)了一個默認值調(diào)用時不傳就使用默認值。默認參數(shù)一定要放在非默認參數(shù)的后面否則程序會直接報語法錯誤。這在Python里是硬性規(guī)則。3.2 值傳遞與引用傳遞改沒改原值就看這一條初學者最容易踩的坑之一是搞不清在函數(shù)里修改傳入的變量到底會不會影響函數(shù)外面的原值。這里必須分兩種情況。先看數(shù)字這種不可變類型def change_num(x): x 10 a 1 change_num(a) print(a) # 1輸出是1不是10。原因是什么a本身是個整數(shù)對象把a傳給change_num時函數(shù)內(nèi)的x只是指向了同一個整數(shù)對象。當執(zhí)行x 10時并沒有修改原來的整數(shù)對象而是讓x重新指向了另一個整數(shù)對象10外部的a當然不受影響。再看列表這種可變類型def append_item(lst): lst.append(99) my_list [1, 2] append_item(my_list) print(my_list) # [1, 2, 99]這次輸出變成[1, 2, 99]。因為lst和my_list指向同一個列表對象append操作是在這個列表對象內(nèi)部做的改動函數(shù)外能直接看到結(jié)果。畫一個簡單比喻值傳遞相當于你把一張紙的復印件交給別人別人在上面涂改你的原件不受影響引用傳遞相當于你把原件交給別人別人在原件上寫字你拿回來時已經(jīng)變了。實際開發(fā)中的建議是除非這個函數(shù)的目的就是修改傳入的對象否則盡量避免在函數(shù)內(nèi)部修改可變參數(shù)。如果確實需要修改要么在函數(shù)命名中明確說明比如sort_list_in_place要么先在函數(shù)內(nèi)復制一份數(shù)據(jù)再操作保持函數(shù)的“純凈性”。這個習慣會讓函數(shù)的副作用大大減少調(diào)試起來輕松很多。3.3 return語句函數(shù)怎么把結(jié)果“遞”出來函數(shù)里的return有兩個作用立即結(jié)束函數(shù)的執(zhí)行并把后面的值返回給調(diào)用者。如果沒有寫return或者return后面沒有值函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后會返回None。def no_return(): x 1 print(no_return()) # None很多初學者寫了半天函數(shù)發(fā)現(xiàn)結(jié)果總是None原因就是漏寫了return。注意函數(shù)里可以出現(xiàn)多個return但每次調(diào)用只會執(zhí)行其中一個。最常見的寫法是“守衛(wèi)條件”模式def divide(a, b): if b 0: return None # 提前終止不執(zhí)行下面的代碼 return a / b當b為0時直接返回None并結(jié)束函數(shù)后面的除法不會執(zhí)行。這種寫法可以避免深層嵌套的if-else代碼會更平直、更好讀。Python還支持多個返回值本質(zhì)上是返回一個元組def get_min_max(numbers): return min(numbers), max(numbers) mn, mx get_min_max([3, 1, 4, 1, 5]) print(mn, mx) # 1 5聲明一個函數(shù)時最好先想清楚“它到底要返回什么”。一個函數(shù)只返回一個明確的結(jié)果會讓接口更干凈。如果發(fā)現(xiàn)一個函數(shù)既想返回計算結(jié)果又想返回錯誤信息又想返回狀態(tài)碼那通常意味著這個函數(shù)做的事情太多了建議拆開。4. 作用域與生命周期變量不是哪里都能用4.1 全局作用域和局部作用域同名變量為何互不干擾函數(shù)內(nèi)部定義的變量默認是局部變量只在函數(shù)內(nèi)部可見函數(shù)外定義的變量叫全局變量從定義處開始到文件結(jié)束都可見。看這個經(jīng)典例子total 100 def show_total(): total 50 print(total) # 50 show_total() print(total) # 100函數(shù)內(nèi)部的total 50創(chuàng)建了一個新的局部變量它遮蔽了外部的同名變量所以函數(shù)內(nèi)打印的是50。函數(shù)結(jié)束后局部變量total隨之銷毀外部的total仍然是100。兩個同名變量生活在兩個獨立的空間里互不干涉。在Python里如果想在函數(shù)內(nèi)修改全局變量需要先聲明global在JavaScript的嚴格模式下局部變量用let或const聲明行為類似。但我的建議是盡量少用全局變量。原因很簡單全局變量讓函數(shù)變得“不透明”——你調(diào)用一個函數(shù)不確定它到底改了多少外部狀態(tài)而且一旦程序變大多個函數(shù)共享同一個全局變量排查問題時會非常痛苦。4.2 變量的生命周期從創(chuàng)建到銷毀函數(shù)的局部變量和函數(shù)調(diào)用綁定在一起調(diào)用開始時創(chuàng)建調(diào)用結(jié)束時就銷毀。每次調(diào)用函數(shù)這些局部變量都會重新初始化互不共享?？催@個例子def counter_demo(): count 0 count 1 return count print(counter_demo()) # 1 print(counter_demo()) # 1不是2函數(shù)連續(xù)調(diào)用了兩次但每次都是重新創(chuàng)建count 0所以兩次都返回1。如果想保存狀態(tài)就需要把狀態(tài)放在函數(shù)外部或者使用更高級的技術(shù)比如閉包。閉包在初學階段可以只留個印象不需要馬上掌握。簡單說閉包就是“函數(shù)里嵌套函數(shù)并且內(nèi)部函數(shù)可以引用外部函數(shù)的變量”。Python里可以寫成這樣def make_adder(n): def adder(x): return x n return adder add_10 make_adder(10) print(add_10(5)) # 15這里的adder記住了n的值10哪怕make_adder已經(jīng)執(zhí)行完畢adder依然可以使用n。這就是閉包的作用——讓函數(shù)“記住”一些外部信息。這個概念現(xiàn)在不理解沒關(guān)系但它能幫你理解為什么函數(shù)是一種“數(shù)據(jù)”可以被傳遞、返回和組合。等你學到裝飾器、高階函數(shù)的時候會回頭感謝這里留下的伏筆。5. 踩坑與排查從業(yè)者路上常見的問題清單5.1 新手最容易踩的5個坑我把帶過的新人和自己當年的常見錯誤做了一份清單建議逐條對照檢查。第一個坑是把函數(shù)名當成結(jié)果。寫了result add而不是add(3, 5)導致結(jié)果是個函數(shù)引用。解決辦法很簡單想拿結(jié)果就帶括號。第二個坑是忘記return。函數(shù)是執(zhí)行了但調(diào)用方拿到的是None然后繼續(xù)拿None做運算報出各種莫名其妙的錯誤。排查時先看函數(shù)的每個分支是不是都有return特別是if-else里容易漏掉某個分支。第三個坑是用常見詞匯給變量命名把內(nèi)置函數(shù)給遮蔽了。比如有人寫了個list [1, 2, 3]之后再調(diào)用list()想創(chuàng)建列表時就會報錯“l(fā)ist is not callable”。這也是為什么變量命名最好具體一點比如user_list、item_list避免搶占關(guān)鍵字和內(nèi)置函數(shù)。第四個坑是默認參數(shù)用可變對象。下面是典型反例def add_item(item, items[]): items.append(item) return items print(add_item(1)) # [1] print(add_item(2)) # [1, 2]第二調(diào)用時列表還是上一次的Python的默認參數(shù)只在函數(shù)定義時求值一次所以items[]這個空列表會在多次調(diào)用之間被共享造成數(shù)據(jù)意外累積。正確做法是用None作為默認值在函數(shù)內(nèi)再新建一個列表def add_item(item, itemsNone): if items is None: items [] items.append(item) return items第五個坑是函數(shù)內(nèi)部依賴了不該依賴的全局狀態(tài)。比如函數(shù)直接讀了一個外部變量來計算結(jié)果看起來方便但換一個環(huán)境、換一批數(shù)據(jù)時就容易“靈異”。好的函數(shù)應該盡量做到全部輸入走參數(shù)全部輸出走return。這樣的函數(shù)也叫純函數(shù)它不依賴外部狀態(tài)、不修改外部狀態(tài)同樣的輸入永遠得到同樣的輸出測試和復用都最輕松。5.2 排查函數(shù)問題的實用策略當你遇到函數(shù)相關(guān)的問題光看代碼往往看不出所以然。我自己的排查步驟一般是這樣的。第一步用打印插樁。在函數(shù)入口打印所有參數(shù)的值看輸入是否符合預期在return之前打印輸出看結(jié)果是否正確。兩步一對比問題立即縮小到“輸入不對”還是“處理過程不對”。第二步使用調(diào)試器的斷點功能。不需要在所有行打斷點重點看函數(shù)調(diào)用處和函數(shù)入口。單步執(zhí)行能清楚地看到參數(shù)如何綁定、局部變量如何變化。很多編輯器都支持鼠標點擊設(shè)置斷點非常直觀。第三步做最小復現(xiàn)。把有問題的函數(shù)復制出來單獨放到一個新文件里用固定的幾個測試數(shù)據(jù)調(diào)用。函數(shù)是很適合隔離調(diào)試的單元如果單獨測試沒問題那問題多半出在調(diào)用方式或外部數(shù)據(jù)上如果單獨測試就有問題那問題就在函數(shù)內(nèi)部。第四步認真讀報錯信息。Python的Traceback會顯示完整的調(diào)用鏈從最外層調(diào)用到最內(nèi)層函數(shù)每一行是哪個文件的哪一行。沿著這個鏈從下往上讀很快就能定位到出錯源頭。JavaScript的堆棧信息同理。下面這個速查表是我平時解決函數(shù)問題時經(jīng)常對照的現(xiàn)象可能原因優(yōu)先排查點函數(shù)返回None沒有寫return或某個分支漏了return檢查函數(shù)所有分支的return路徑傳入的列表/Dict被意外修改函數(shù)內(nèi)修改了可變參數(shù)檢查是否有append、賦值操作是否需要復制變量名報未定義局部變量在函數(shù)外訪問或拼寫錯誤查看變量作用域和拼寫多次調(diào)用結(jié)果相互影響默認參數(shù)是可變對象檢查函數(shù)定義時默認參數(shù)是否為[]或{}函數(shù)不更新外部變量不知道全局變量需要global聲明重新設(shè)計讓函數(shù)通過return返回結(jié)果排查函數(shù)問題的核心心法是一次只改一個變量一次只測一個函數(shù)。不要同時猜三個原因那樣只會越改越亂。最后再分享一點個人體會我最初寫代碼時特別熱衷于把所有邏輯都堆在一個大函數(shù)里覺得這樣“一氣呵成”很爽。直到有一次改需求新加的會員折扣規(guī)則同時影響三處計算邏輯我改完A處忘了B處上線后用戶在群里發(fā)了價格截圖才老老實實回去把函數(shù)拆小。那次之后我養(yǎng)成一個習慣凡是達到十行以上的邏輯塊我都會先停下來想一想能不能拆成兩個更小的函數(shù)每個函數(shù)能不能只說清楚一件事學函數(shù)最值得養(yǎng)成的習慣不是背語法而是“先定義輸入輸出再寫實現(xiàn)”。哪怕只是一個幾行的功能也先在紙上寫下“這個函數(shù)接收什么參數(shù)返回什么結(jié)果”然后再動手寫函數(shù)體。你會發(fā)現(xiàn)自己寫的代碼越來越像說明書而不是一坨別人看不懂的流水賬。這篇內(nèi)容之后你還會有幾個很適合繼續(xù)深入的方向高階函數(shù)和回調(diào)函數(shù)、匿名函數(shù)lambda、裝飾器以及一個很重要的概念“函數(shù)的組合”。函數(shù)這條路走到后面你會慢慢感受到它不只是編程語法的基礎(chǔ)更是你思考問題、組織業(yè)務(wù)邏輯的核心方式。第一步已經(jīng)邁出去了剩下的就是多寫、多拆、多復盤。