### 4.2.6 函數的返回值 函數作為一種模塊構件，它與其他模塊如何協作、交換信息？我們已經知道，通過函數 調用時的參數傳遞，可以實現從函數外部向函數內部輸入數據。本節討論函數向外部輸出信 息的問題。 在數學中，函數是從定義域到值域的映射，亦即從自變量計算出函數值。編程語言中的 函數原本就是數學函數的模仿物，自然也可以計算出一個結果輸出給函數調用者，我們稱函 數輸出的計算結果為函數的返回值（returned value）。 在前面幾章中，我們已多次使用過具有返回值的內建函數和庫函數。例如，內建函數 len() 能夠接收一個字符串，然后返回該字符串的長度；數學庫中的函數 math.sqrt()接收一個 數值，并返回該數值的平方根。我們還看到，帶有返回值的函數基本上可以當作一個值來看 待，可以和其他數據一起進行運算，構成表達式。例如： ``` (-b + math.sqrt(b*b – 4*a*c)) / 2*a range(len("hello")) x = input("Enter a number:") ``` 如何自定義帶有返回值的函數呢？Python 語言提供了一條 return 語句用于從函數返 回值，用法如下： ``` def f(): ... return <表達式 1>, ..., <表達式 n> ... ``` 其語義是：當 Python 在執行函數 f()時，一旦遇到 return 語句，就終止執行函數，并將 控制返回到函數調用點，同時將各表達式的計算結果返回給調用者。 與 Python 內建函數、庫函數一樣，帶返回值的用戶自定義函數可以像一個普通的數據 值一樣使用，例如用在表達式中參加運算（當然要求數據類型合法）或者作為賦值語句的右 端為變量賦值。 例如，下面的函數實現了數學函數 f(x) = x2 的功能： ``` >>> def sq(x): return x * x >>> sq(2) 4 >>> print sq(3) + 1 10 >>> a = 4 >>> b = sq(a) >>> print b 16 ``` 再看一個例子，下面的 dist()函數能夠計算平面上兩點間的距離。我們將平面上的點 表示為由橫坐標和縱坐標組成的元組(x,y)。根據數學中的距離公式，并利用上面的 sq() 函數，可以寫出如下代碼： ``` >>> import math >>> def dist(u,v): d = math.sqrt(sq(v[0]-u[0])+sq(v[1]-u[1])) return d >>> dist((0,0),(4,0)) 4.0 >>> dist((0,0),(0,5)) 5.0 >>> dist((0,0),(1,1)) 1.4142135623730951 >>> dist((1,2),(3,4)) 2.8284271247461903 ``` 如果函數返回值有多個，那么調用者需要使用多個變量來接收函數的返回值。例如下面 的函數 headtail()對一個列表取出頭尾元素： ``` >>> def headtail(list): return list[0], list[len(list)-1] >>> headtail([1,2,3,4,5]) (1, 5) ``` 調用 headtail 這種返回多個值的函數時，調用者可以利用多變量同時賦值語句來接 收多個返回值，也可以只用一個變量來接收返回值，因為函數返回的“多個值”實際上構成 一個元組。 ``` >>> h,t = headtail([1,2,3,4,5]) >>> print h,t 1 5 >>> v = headtail([1,2,3,4,5]) >>> v (1, 5) ``` 函數中的 return 語句通常都出現在函數的末尾，因為函數一般都是執行完所有步驟 之后才能得出計算結果并返回。然而，有時我們希望在函數到達末尾之前就終止執行并返回， 例如當函數檢測到不正確的數據時就沒有必要繼續執行，因為計算下去只能帶來錯誤結果。 下面這個例子檢查用戶輸入（要求是正數），如果不滿足要求則退出函數，否則對用戶數據 進行處理。代碼如下： ``` >>> def f(x): if x <= 0: print "Positive numbers only, please." return y = x ** 3 return y >>> f(0) Positive numbers only, please. >>> f(2) 8 ``` 最后要說明一點，在 Python 中，任何函數無論是否包含 return 語句，總是要返回一個值的。如果包含 return 語句，自然就返回程序員指定的值；如果不含 return 語句， 則函數總是返回一個稱為 None 的特殊對象。如果編程時忘記在函數中用 return 語句返回 值，而調用處又企圖使用返回值，則可能出錯。例如，假設上面定義的 dist()函數忘了最 后的 return 語句，我們看會帶來什么后果： ``` >>> import math >>> def dist(u,v): d = math.sqrt(sq(v[0]-u[0])+sq(v[1]-u[1])) >>> print dist((0,0),(2,2)) None >>> print 2 + dist((0,0),(2,2)) Traceback (most recent call last): File "<pyshell#42>", line 1, in <module> print 2 + dist((0,0),(2,2)) TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'NoneType' ``` 可見調用 dist()后得到的結果是 None；如果將這個 None 用于表達式中（例中是與 2 相 加）則可能出錯，因為對 None 對象并沒有定義加法運算。對初學 Python 編程的人來說， 這是容易犯錯的地方，所以一定要注意返回值。