你是否對(duì)函數(shù)、類、方法、庫和模塊等花哨的編程術(shù)語感到困惑?你是否在與變量作用域斗爭?無論你是自學(xué)成才的還是經(jīng)過正式培訓(xùn)的程序員，代碼的模塊化都會(huì)令人困惑。但是類和庫鼓勵(lì)模塊化代碼，因?yàn)槟K化代碼意味著只需構(gòu)建一個(gè)多用途代碼塊集合，就可以在許多項(xiàng)目中使用它們來減少編碼工作量。換句話說，如果你按照本文對(duì)Python函數(shù)的研究，你將找到更聰明的工作方法，這意味著更少的工作。

本文假定你對(duì)Python很熟(LCTT譯注：稍微熟悉就可以)，并且可以編寫和運(yùn)行一個(gè)簡單的腳本。如果你還沒有使用過Python，請(qǐng)首先閱讀我的文章：Python簡介。

函數(shù)

函數(shù)是邁向模塊化過程中重要的一步，因?yàn)樗鼈兪切问交闹貜?fù)方法。如果在你的程序中，有一個(gè)任務(wù)需要反復(fù)執(zhí)行，那么你可以將代碼放入一個(gè)函數(shù)中，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用該函數(shù)。這樣，你只需編寫一次代碼，就可以隨意使用它。

以下一個(gè)簡單函數(shù)的示例：

#!/usr/bin/envpython3

importtime

defTimer():

print("Timeis"+str(time.time()))

創(chuàng)建一個(gè)名為mymodularity的目錄，并將以上函數(shù)代碼保存為該目錄下的timestamp.py。

除了這個(gè)函數(shù)，在mymodularity目錄中創(chuàng)建一個(gè)名為__init__.py的文件，你可以在文件管理器或bashshell中執(zhí)行此操作：

$touchmymodularity/__init__.py

現(xiàn)在，你已經(jīng)創(chuàng)建了屬于你自己的Python庫(Python中稱為“模塊”)，名為mymodularity。它不是一個(gè)特別有用的模塊，因?yàn)樗龅闹皇菍?dǎo)入time模塊并打印一個(gè)時(shí)間戳，但這只是一個(gè)開始。

要使用你的函數(shù)，像對(duì)待任何其他Python模塊一樣對(duì)待它。以下是一個(gè)小應(yīng)用，它使用你的mymodularity軟件包來測(cè)試Pythonsleep()函數(shù)的準(zhǔn)確性。將此文件保存為sleeptest.py，注意要在mymodularity文件夾之外，因?yàn)槿绻銓⑺４嬖趍ymodularity里面，那么它將成為你的包中的一個(gè)模塊，你肯定不希望這樣。

#!/usr/bin/envpython3

importtime

frommymodularityimporttimestamp

print("TestingPythonsleep()...")

#modularity

timestamp.Timer()

time.sleep(3)

timestamp.Timer()

在這個(gè)簡單的腳本中，你從mymodularity包中調(diào)用timestamp模塊兩次。從包中導(dǎo)入模塊時(shí)，通常的語法是從包中導(dǎo)入你所需的模塊，然后使用模塊名稱+一個(gè)點(diǎn)+要調(diào)用的函數(shù)名(例如timestamp.Timer())。

你調(diào)用了兩次Timer()函數(shù)，所以如果你的timestamp模塊比這個(gè)簡單的例子復(fù)雜些，那么你將節(jié)省大量重復(fù)代碼。

保存文件并運(yùn)行：

$python3./sleeptest.py

TestingPythonsleep()...

Timeis1560711266.1526039

Timeis1560711269.1557732

根據(jù)測(cè)試，Python中的sleep函數(shù)非常準(zhǔn)確：在三秒鐘等待之后，時(shí)間戳成功且正確地增加了3，在微秒單位上差距很小。

Python庫的結(jié)構(gòu)看起來可能令人困惑，但其實(shí)它并不是什么魔法。Python被編程為一個(gè)包含Python代碼的目錄，并附帶一個(gè)__init__.py文件，那么這個(gè)目錄就會(huì)被當(dāng)作一個(gè)包，并且Python會(huì)首先在當(dāng)前目錄中查找可用模塊。這就是為什么語句frommymodularityimporttimestamp有效的原因：Python在當(dāng)前目錄查找名為mymodularity的目錄，然后查找timestamp.py文件。

你在這個(gè)例子中所做的功能和以下這個(gè)非模塊化的版本是一樣的：

#!/usr/bin/envpython3

importtime

frommymodularityimporttimestamp

print("TestingPythonsleep()...")

#nomodularity

print("Timeis"+str(time.time()))

time.sleep(3)

print("Timeis"+str(time.time()))

對(duì)于這樣一個(gè)簡單的例子，其實(shí)沒有必要以這種方式編寫測(cè)試，但是對(duì)于編寫自己的模塊來說，優(yōu)秀的實(shí)踐是你的代碼是通用的，可以將它重用于其他項(xiàng)目。

通過在調(diào)用函數(shù)時(shí)傳遞信息，可以使代碼更通用。例如，假設(shè)你想要使用模塊來測(cè)試的不是系統(tǒng)的sleep函數(shù)，而是用戶自己實(shí)現(xiàn)的sleep函數(shù)，更改timestamp代碼，使它接受一個(gè)名為msg的傳入變量，它將是一個(gè)字符串，控制每次調(diào)用timestamp時(shí)如何顯示：

#!/usr/bin/envpython3

importtime

#更新代碼

defTimer(msg):

print(str(msg)+str(time.time()))

現(xiàn)在函數(shù)比以前更抽象了。它仍會(huì)打印時(shí)間戳，但是它為用戶打印的內(nèi)容msg還是未定義的。這意味著你需要在調(diào)用函數(shù)時(shí)定義它。

Timer函數(shù)接受的msg參數(shù)是隨便命名的，你可以使用參數(shù)m、message或text，或是任何對(duì)你來說有意義的名稱。重要的是，當(dāng)調(diào)用timestamp.Timer函數(shù)時(shí)，它接收一個(gè)文本作為其輸入，將接收到的任何內(nèi)容放入msg變量中，并使用該變量完成任務(wù)。

以下是一個(gè)測(cè)試測(cè)試用戶正確感知時(shí)間流逝能力的新程序：

#!/usr/bin/envpython3

frommymodularityimporttimestamp

print("PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.")

input()

timestamp.Timer("Startedtimerat")

print("Countto3...")

input()

timestamp.Timer("Yousleptuntil")

將你的新程序保存為response.py，運(yùn)行它：

$python3./response.py

PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.

Startedtimerat1560714482.3772075

Countto3...

Yousleptuntil1560714484.1628013

函數(shù)和所需參數(shù)

新版本的timestamp模塊現(xiàn)在需要一個(gè)msg參數(shù)。這很重要，因?yàn)槟愕牡谝粋€(gè)應(yīng)用程序?qū)o法運(yùn)行，因?yàn)樗鼪]有將字符串傳遞給timestamp.Timer函數(shù)：

$python3./sleeptest.py

TestingPythonsleep()...

Traceback(mostrecentcalllast):

File"./sleeptest.py",line8,in

timestamp.Timer()

TypeError:Timer()missing1requiredpositionalargument:'msg'

你能修復(fù)你的sleeptest.py應(yīng)用程序，以便它能夠與更新后的模塊一起正確運(yùn)行嗎?

變量和函數(shù)

通過設(shè)計(jì)，函數(shù)限制了變量的范圍。換句話說，如果在函數(shù)內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)變量，那么這個(gè)變量只在這個(gè)函數(shù)內(nèi)起作用。如果你嘗試在函數(shù)外部使用函數(shù)內(nèi)部出現(xiàn)的變量，就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

下面是對(duì)response.py應(yīng)用程序的修改，嘗試從timestamp.Timer()函數(shù)外部打印msg變量：

#!/usr/bin/envpython3

frommymodularityimporttimestamp

print("PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.")

input()

timestamp.Timer("Startedtimerat")

print("Countto3...")

input()

timestamp.Timer("Yousleptfor")

print(msg)

試著運(yùn)行它，查看錯(cuò)誤：

$python3./response.py

PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.

Startedtimerat1560719527.7862902

Countto3...

Yousleptfor1560719528.135406

Traceback(mostrecentcalllast):

File"./response.py",line15,in

print(msg)

NameError:name'msg'isnotdefined

應(yīng)用程序返回一個(gè)NameError消息，因?yàn)闆]有定義msg。這看起來令人困惑，因?yàn)槟憔帉懙拇a定義了msg，但你對(duì)代碼的了解比Python更深入。調(diào)用函數(shù)的代碼，不管函數(shù)是出現(xiàn)在同一個(gè)文件中，還是打包為模塊，都不知道函數(shù)內(nèi)部發(fā)生了什么。一個(gè)函數(shù)獨(dú)立地執(zhí)行它的計(jì)算，并返回你想要它返回的內(nèi)容。這其中所涉及的任何變量都只是本地的：它們只存在于函數(shù)中，并且只存在于函數(shù)完成其目的所需時(shí)間內(nèi)。

Return語句

如果你的應(yīng)用程序需要函數(shù)中特定包含的信息，那么使用return語句讓函數(shù)在運(yùn)行后返回有意義的數(shù)據(jù)。

時(shí)間就是金錢，所以修改timestamp函數(shù)，以使其用于一個(gè)虛構(gòu)的收費(fèi)系統(tǒng)：

#!/usr/bin/envpython3

importtime

defTimer(msg):

print(str(msg)+str(time.time()))

charge=.02

returncharge

現(xiàn)在，timestamp模塊每次調(diào)用都收費(fèi)2美分，但最重要的是，它返回每次調(diào)用時(shí)所收取的金額。

以下一個(gè)如何使用return語句的演示：

#!/usr/bin/envpython3

frommymodularityimporttimestamp

print("PressRETURNforthetime(costs2cents).")

print("PressQRETURNtoquit.")

total=0

whileTrue:

kbd=input()

ifkbd.lower()=="q":

print("Youowe$"+str(total))

exit()

else:

charge=timestamp.Timer("Timeis")

total=total+charge

在這個(gè)示例代碼中，變量charge為timestamp.Timer()函數(shù)的返回，它接收函數(shù)返回的任何內(nèi)容。在本例中，函數(shù)返回一個(gè)數(shù)字，因此使用一個(gè)名為total的新變量來跟蹤已經(jīng)進(jìn)行了多少更改。當(dāng)應(yīng)用程序收到要退出的信號(hào)時(shí)，它會(huì)打印總花費(fèi)：

$python3./charge.py

PressRETURNforthetime(costs2cents).

PressQRETURNtoquit.

Timeis1560722430.345412

Timeis1560722430.933996

Timeis1560722434.6027434

Timeis1560722438.612629

Timeis1560722439.3649364

q

Youowe$0.1

內(nèi)聯(lián)函數(shù)

函數(shù)不必在單獨(dú)的文件中創(chuàng)建。如果你只是針對(duì)一個(gè)任務(wù)編寫一個(gè)簡短的腳本，那么在同一個(gè)文件中編寫函數(shù)可能更有意義。唯一的區(qū)別是你不必導(dǎo)入自己的模塊，但函數(shù)的工作方式是一樣的。以下是時(shí)間測(cè)試應(yīng)用程序的最新迭代：

#!/usr/bin/envpython3

importtime

total=0

defTimer(msg):

print(str(msg)+str(time.time()))

charge=.02

returncharge

print("PressRETURNforthetime(costs2cents).")

print("PressQRETURNtoquit.")

whileTrue:

kbd=input()

ifkbd.lower()=="q":

print("Youowe$"+str(total))

exit()

else:

charge=Timer("Timeis")

total=total+charge

它沒有外部依賴(Python發(fā)行版中包含time模塊)，產(chǎn)生與模塊化版本相同的結(jié)果。它的優(yōu)點(diǎn)是一切都位于一個(gè)文件中，缺點(diǎn)是你不能在其他腳本中使用Timer()函數(shù)，除非你手動(dòng)復(fù)制和粘貼它。

全局變量

在函數(shù)外部創(chuàng)建的變量沒有限制作用域，因此它被視為全局變量。

全局變量的一個(gè)例子是在charge.py中用于跟蹤當(dāng)前花費(fèi)的total變量。total是在函數(shù)之外創(chuàng)建的，因此它綁定到應(yīng)用程序而不是特定函數(shù)。

應(yīng)用程序中的函數(shù)可以訪問全局變量，但要將變量傳入導(dǎo)入的模塊，你必須像發(fā)送msg變量一樣將變量傳入模塊。

全局變量很方便，因?yàn)樗鼈兯坪蹼S時(shí)隨地都可用，但也很難跟蹤它們，很難知道哪些變量不再需要了但是仍然在系統(tǒng)內(nèi)存中停留(盡管Python有非常好的垃圾收集機(jī)制)。

但是，全局變量很重要，因?yàn)椴皇撬械淖兞慷伎梢允呛瘮?shù)或類的本地變量?，F(xiàn)在你知道了如何向函數(shù)傳入變量并獲得返回，事情就變得容易了。

以上內(nèi)容為大家介紹了使用Python函數(shù)進(jìn)行模塊化，希望對(duì)大家有所幫助，如果想要了解更多Python相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注IT培訓(xùn)機(jī)構(gòu):千鋒教育。http://parentadvocate.org/