Функции: def, return и область видимости

Ты уже вызывал готовые действия: print, len, max. Когда одно и то же вычисление нужно в нескольких местах, его хочется записать один раз и вызывать по имени. Функция — именованное действие: ей передают входные данные, она возвращает результат туда, где её вызвали.

Начнём с площади прямоугольника 3 × 5, затем разберём, чем return отличается от print, почему имена внутри функции не мешают внешним и что бывает, когда функция получает список.

Функция даёт имя действию с входными данными и результатом. Посчитаем площадь прямоугольника функцией:

def rectangle_area(width, height):    return width * height area = rectangle_area(3, 5)print(area)print(rectangle_area(2, 10))

def создаёт функцию. rectangle_area — её имя. width и height — параметры, то есть локальные имена для входных данных. В вызове числа 3 и 5 — аргументы, конкретные переданные значения.

При выполнении def тело не запускается: оно выполняется при каждом вызове. Поэтому одну функцию можно вызвать много раз с разными аргументами: второй вызов дал 20. Вот что происходит при вызове rectangle_area(3, 5):

return передаёт значение месту вызова, print только показывает текст. return завершает текущий вызов и передаёт значение тому месту, где он произошёл. print показывает текст, но не делает этот текст возвращаемым результатом. Нажми «Запуск» и пройди программу по шагам:

def square(number):    return number * number result = square(4) + square(3)print(result)

При вызове у функции появляются свои переменные — рамка «вызов square(4)» внутри программы; после return она исчезает, а значение возвращается в строку, где был вызов.

Если вместо return поставить print, квадраты будут видны на экране, но сложение результатов вызовов не сработает: оба вызова вернут None.

def square(number):    print(number * number) result = square(4)print(result)

Функция без выполненного return со значением возвращает None. Запись return без выражения тоже возвращает None. Инструкции после выполненного return в этом вызове уже не исполняются.

def describe_sign(number):    if number > 0:        return "положительное"    if number < 0:        return "отрицательное"    return "ноль" print(describe_sign(-4), describe_sign(0))

Ранний возврат позволяет последовательно исключить случаи без лишней вложенности: третий return выполняется, только если первые два не сработали.

Имена внутри функции локальны: они не заменяют внешние. Область видимости — часть программы, в которой имя разрешается определённым способом. Параметры и присваивания внутри функции обычно создают локальные имена, существующие для данного вызова. Пройди программу по шагам:

x = 10 def calculate():    x = 3    return x + 1 print(calculate())print(x)

x = 3 появляется в рамке вызова calculate, а внешнее x в программе остаётся 10: внутреннее имя не заменяет внешнее.

Если внутри функции есть присваивание имени, Python обычно считает его локальным во всём теле. Поэтому попытка сначала прочитать его, а потом присвоить приводит к ошибке:

x = 10 def show():    print(x)    x = 3 show()

Строка x = 3 сделала x локальным во всей функции, и print(x) обратился к локальному имени, которое ещё не получило значения. Нужно внешнее значение — передай его параметром и верни новое.

У if и for нет собственной отдельной области имён, как у функции. Переменная, присвоенная внутри выполненной ветки, остаётся доступной после неё в окружающей области.

Присвоить параметру и изменить переданный объект — разные действия. Параметр — ещё одно имя того объекта, который передали. Нажми «Запуск» и пройди программу по шагам:

def rebind(items):    items = [99] def mutate(items):    items.append(99) a = [1, 2]rebind(a)print(a)mutate(a)print(a)

В rebind заменяется локальная связь имени. В mutate меняется тот же список, на который ссылается внешнее a. Это та же модель «имя — ссылка на объект», что и в уроке о списках: параметр — ещё одно имя того же списка. Изменение данных вне возвращаемого результата называют побочным эффектом. Вывод и запись файла — тоже побочные эффекты.

Пока выполняется rebind, стрелки от a и items сначала ведут к одному списку, а после items = [99] — к разным. В mutate обе стрелки ведут к одному списку, и append меняет именно его.

В описании функции полезно явно указывать, меняет ли она переданную коллекцию. Если изменение не нужно, создавай отдельный результат.