4.2.6 函数的返回值

函数作为一种模块构件，它与其他模块如何协作、交换信息？我们已经知道，通过函数 调用时的参数传递，可以实现从函数外部向函数内部输入数据。本节讨论函数向外部输出信 息的问题。

在数学中，函数是从定义域到值域的映射，亦即从自变量计算出函数值。编程语言中的 函数原本就是数学函数的模仿物，自然也可以计算出一个结果输出给函数调用者，我们称函 数输出的计算结果为函数的返回值（returned value）。

在前面几章中，我们已多次使用过具有返回值的内建函数和库函数。例如，内建函数 len() 能够接收一个字符串，然后返回该字符串的长度；数学库中的函数 math.sqrt()接收一个 数值，并返回该数值的平方根。我们还看到，带有返回值的函数基本上可以当作一个值来看 待，可以和其他数据一起进行运算，构成表达式。例如：

  1. (-b + math.sqrt(b*b – 4*a*c)) / 2*a 
  2. range(len("hello"))
  3. x = input("Enter a number:")

如何自定义带有返回值的函数呢？Python 语言提供了一条 return 语句用于从函数返 回值，用法如下：

  1. def f():
  2. ...
  3. return <表达式 1>, ..., <表达式 n>
  4. ...

其语义是：当 Python 在执行函数 f()时，一旦遇到 return 语句，就终止执行函数，并将 控制返回到函数调用点，同时将各表达式的计算结果返回给调用者。

与 Python 内建函数、库函数一样，带返回值的用户自定义函数可以像一个普通的数据 值一样使用，例如用在表达式中参加运算（当然要求数据类型合法）或者作为赋值语句的右 端为变量赋值。

例如，下面的函数实现了数学函数 f(x) = x2 的功能：

  1. >>> def sq(x):
  2.         return x * x
  3. >>> sq(2)
  4. 4
  5. >>> print sq(3) + 1
  6. 10
  7. >>> a = 4
  8. >>> b = sq(a)
  9. >>> print b
  10. 16

再看一个例子，下面的 dist()函数能够计算平面上两点间的距离。我们将平面上的点 表示为由横坐标和纵坐标组成的元组(x,y)。根据数学中的距离公式，并利用上面的 sq() 函数，可以写出如下代码：

  1. >>> import math
  2. >>> def dist(u,v):
  3.         d = math.sqrt(sq(v[0]-u[0])+sq(v[1]-u[1])) return d
  4. >>> dist((0,0),(4,0))
  5. 4.0
  6. >>> dist((0,0),(0,5))
  7. 5.0
  8. >>> dist((0,0),(1,1))
  9. 1.4142135623730951
  10. >>> dist((1,2),(3,4))
  11. 2.8284271247461903

如果函数返回值有多个，那么调用者需要使用多个变量来接收函数的返回值。例如下面 的函数 headtail()对一个列表取出头尾元素：

  1. >>> def headtail(list):
  2.     return list[0], list[len(list)-1]
  3. >>> headtail([1,2,3,4,5]) 
  4. (1, 5)

调用 headtail 这种返回多个值的函数时，调用者可以利用多变量同时赋值语句来接

收多个返回值，也可以只用一个变量来接收返回值，因为函数返回的“多个值”实际上构成

一个元组。

  1. >>> h,t = headtail([1,2,3,4,5])
  2. >>> print h,t 
  3. 1 5
  4. >>> v = headtail([1,2,3,4,5])
  5. >>> v 
  6. (1, 5)

函数中的 return 语句通常都出现在函数的末尾，因为函数一般都是执行完所有步骤 之后才能得出计算结果并返回。然而，有时我们希望在函数到达末尾之前就终止执行并返回， 例如当函数检测到不正确的数据时就没有必要继续执行，因为计算下去只能带来错误结果。 下面这个例子检查用户输入（要求是正数），如果不满足要求则退出函数，否则对用户数据 进行处理。代码如下：

  1. >>> def f(x):
  2.     if x <= 0:
  3.         print "Positive numbers only, please." 
  4.         return
  5.     y = x ** 3 
  6.     return y
  7. >>> f(0)
  8. Positive numbers only, please.
  9. >>> f(2) 
  10. 8

最后要说明一点，在 Python 中，任何函数无论是否包含 return 语句，总是要返回一个值的。如果包含 return 语句，自然就返回程序员指定的值；如果不含 return 语句， 则函数总是返回一个称为 None 的特殊对象。如果编程时忘记在函数中用 return 语句返回 值，而调用处又企图使用返回值，则可能出错。例如，假设上面定义的 dist()函数忘了最 后的 return 语句，我们看会带来什么后果：

  1. >>> import math
  2. >>> def dist(u,v):
  3.         d = math.sqrt(sq(v[0]-u[0])+sq(v[1]-u[1]))
  4. >>> print dist((0,0),(2,2))
  5. None
  6. >>> print 2 + dist((0,0),(2,2))
  7. Traceback (most recent call last):
  8. File "<pyshell#42>", line 1, in <module> print 2 + dist((0,0),(2,2))
  9. TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'NoneType'

可见调用 dist()后得到的结果是 None；如果将这个 None 用于表达式中（例中是与 2 相 加）则可能出错，因为对 None 对象并没有定义加法运算。对初学 Python 编程的人来说， 这是容易犯错的地方，所以一定要注意返回值。