Python 函数：如何调用与编写函数

了解如何编写可复用且高效的 Python 函数。掌握参数、return 语句，以及 lambda 等高级主题。使用 main() 与其他最佳实践，让代码组织更清晰。

更新 2026年5月18日 · 14分钟读

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函数是 Python 编程语言的重要组成部分：您也许已经遇到并使用过许多内置于 Python 语言或其生态库中的优秀函数。然而，作为一名数据科学家，您将需要不断编写自己的函数，以解决数据向您提出的问题。

本教程使用 Python 3 语法。所有示例适用于 Python 3.10+，并已更新为现代规范（f-string、类型提示、仅限位置参数与仅限关键字参数）。当前稳定版本为 Python 3.14。

若要轻松亲自运行本教程中的所有示例代码，您可以免费创建一个 DataLab 工作簿，其中已预装 Python 并包含所有代码示例。若需更多 Python 函数编写练习，请查看这道 DataCamp 实操练习，或试试我们的 Python 数据科学工具箱课程！

Python 中的函数

在编程中，您使用函数将一组希望反复使用的指令打包，或者因其复杂性更适合自包含为子程序并在需要时调用。这意味着函数是一段为执行特定任务而编写的代码。为完成该任务，函数可能需要也可能不需要多个输入；当任务完成时，函数可以返回也可以不返回一个或多个值。

在 Python 中有三种类型的函数：

内置函数，例如用于求助的 help()、获取最小值的 min()、向终端打印对象的 print()……您可以在此处找到更多此类函数的概览。
用户自定义函数（UDF），即用户为帮助自己而创建的函数；以及
匿名函数，也称为 lambda 函数，因为它们不是用标准的 def 关键字声明的。

函数 vs. 方法

方法指属于某个类的函数。您通过该类的实例或对象来访问它。函数没有这种限制：它指的是独立的函数。这意味着所有方法都是函数，但并非所有函数都是方法。

看看这个示例，您先定义一个函数 plus()，然后定义一个包含 sum() 方法的 Summation 类：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGEgZnVuY3Rpb24gYHBsdXMoKWBcbmRlZiBwbHVzKGEsYik6XG4gIHJldHVybiBhICsgYlxuICBcbiMgQ3JlYXRlIGEgYFN1bW1hdGlvbmAgY2xhc3NcbmNsYXNzIFN1bW1hdGlvbihvYmplY3QpOlxuICBkZWYgc3VtKHNlbGYsIGEsIGIpOlxuICAgIHNlbGYuY29udGVudHMgPSBhICsgYlxuICAgIHJldHVybiBzZWxmLmNvbnRlbnRzICJ9

如果现在要调用属于 Summation 类的 sum() 方法，您首先需要定义该类的一个实例或对象。那么，让我们定义这样一个对象：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInByZV9leGVyY2lzZV9jb2RlIjoiZGVmIHBsdXMoYSxiKTpcbiAgcmV0dXJuIGEgKyBiXG4gIFxuY2xhc3MgU3VtbWF0aW9uKG9iamVjdCk6XG4gIGRlZiBzdW0oc2VsZiwgYSwgYik6XG4gICAgc2VsZi5jb250ZW50cyA9IGEgKyBiXG4gICAgcmV0dXJuIHNlbGYuY29udGVudHMgIiwic2FtcGxlIjoiIyBJbnN0YW50aWF0ZSBgU3VtbWF0aW9uYCBjbGFzcyB0byBjYWxsIGBzdW0oKWBcbnN1bUluc3RhbmNlID0gU3VtbWF0aW9uKClcbnN1bUluc3RhbmNlLnN1bSgxLDIpIn0=

请记住，当您要调用函数 plus() 时不需要进行这种实例化！您可以在 DataCamp Light 代码块中直接执行 plus(1,2)，不会有任何问题！

参数 vs. 实参

参数是在定义函数或方法时使用的名称，实参会映射到这些名称。换句话说，实参是传递给任何函数或方法调用的值，而函数或方法的代码通过其参数名称来引用这些实参。

请看下面的示例并回顾上面的 DataCamp Light 代码块：您向 Summation 类的 sum() 方法传递了两个实参，尽管您此前定义了三个参数，即 self、a 和 b。

self 发生了什么？

每个类方法的第一个实参始终是对该类当前实例的引用，在此例中即 Summation。按照惯例，这个实参称为 self。

这意味着在这种情况下您不需要显式传递对 self 的引用，因为 self 是一个隐式传入实参的参数名称，该实参指代调用方法的实例。它会被自动插入到实参列表中。

如何定义函数：用户自定义函数（UDF）

在 Python 中定义函数的四个步骤如下：

使用关键字 def 声明函数，后接函数名。
为函数添加参数：它们应放在函数的圆括号内。以冒号结束该行。
添加函数应执行的语句。
如果函数需要输出结果，请以 return 语句结束函数。没有 return 语句时，函数将返回对象 None。

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6ImRlZiBoZWxsbygpOlxuICBwcmludChcIkhlbGxvIFdvcmxkXCIpIFxuICByZXR1cm4gIn0=

当然，随着进展，您的函数会变得更加复杂：您可以添加 for 循环、流程控制等，使其更为精细：

def hello():
    name = input("Enter your name: ")
    if name:
        print(f"Hello {name}")
    else:
        print("Hello World")

hello()

在上述函数中，您要求用户输入姓名。如果未提供姓名，函数将打印“Hello World”。否则，用户将获得个性化的 “Hello” 响应。

请记住，您可以为 UDF 定义一个或多个函数参数。在“函数实参”一节中您将进一步了解。此外，您的函数可以返回或不返回一个或多个值。

return 语句

请注意，由于您在 UDF hello() 中打印了内容，因此并不一定需要返回它。上面的函数与下面这个函数之间不会有任何区别：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6ImRlZiBoZWxsb19ub3JldHVybigpOlxuICBwcmludChcIkhlbGxvIFdvcmxkXCIpICJ9

然而，如果您想继续处理函数的结果并在其上尝试一些操作，则需要使用 return 语句实际返回一个值，例如字符串、整数等。考虑以下场景，其中 hello() 返回字符串 "hello"，而函数 hello_noreturn() 返回 None：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6ImRlZiBoZWxsbygpOlxuICBwcmludChcIkhlbGxvIFdvcmxkXCIpIFxuICByZXR1cm4oXCJoZWxsb1wiKVxuXG5kZWYgaGVsbG9fbm9yZXR1cm4oKTpcbiAgcHJpbnQoXCJIZWxsbyBXb3JsZFwiKVxuICBcbiMgTXVsdGlwbHkgdGhlIG91dHB1dCBvZiBgaGVsbG8oKWAgd2l0aCAyIFxuaGVsbG8oKSAqIDJcblxuIyAoVHJ5IHRvKSBtdWx0aXBseSB0aGUgb3V0cHV0IG9mIGBoZWxsb19ub3JldHVybigpYCB3aXRoIDIgXG5oZWxsb19ub3JldHVybigpICogMiJ9

第二个函数会报错，因为您无法对 None 执行任何操作。您将得到一个 TypeError，其内容为无法对 NoneType（即 hello_noreturn() 的结果 None）与 int（2）执行乘法运算。

提示当函数遇到 return 语句时会立即退出，即使这意味着它们不会返回任何值：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6ImRlZiBydW4oKTpcbiAgZm9yIHggaW4gcmFuZ2UoMTApOlxuICAgICBpZiB4ID09IDI6XG4gICAgICAgcmV0dXJuXG4gIHByaW50KFwiUnVuIVwiKVxuICBcbnJ1bigpIn0=

在使用 return 语句时，另一个值得一提的点是您可以用它返回多个值。为此，您可以使用元组。

请记住，这种数据结构与列表非常相似：它可以包含多个值。但元组是不可变的，这意味着您无法修改其中存储的任何数量！您可通过一对圆括号 () 构造元组。您可以使用逗号和赋值运算符将元组解包到多个变量中。

查看以下示例，了解函数如何返回多个值：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGBwbHVzKClgXG5kZWYgcGx1cyhhLGIpOlxuICBzdW0gPSBhICsgYlxuICByZXR1cm4gKHN1bSwgYSlcblxuIyBDYWxsIGBwbHVzKClgIGFuZCB1bnBhY2sgdmFyaWFibGVzIFxuc3VtLCBhID0gcGx1cygzLDQpXG5cbiMgUHJpbnQgYHN1bSgpYFxucHJpbnQoc3VtKSJ9

注意，return 语句 return sum, a 与 return (sum, a) 的结果相同：前者实际上在底层将 sum 和 a 打包成一个元组！

如何调用函数

在前面的部分中，您已看到很多如何调用函数的示例。调用函数意味着执行您定义的函数——可以直接在 Python 提示符处执行，也可以通过另一个函数调用（如您将在“嵌套函数”一节中看到）。

像下面的 DataCamp Light 代码块一样，只需执行 hello() 就可以调用您新定义的函数 hello()：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInByZV9leGVyY2lzZV9jb2RlIjoiZGVmIGhlbGxvKCk6XG4gIHByaW50KFwiSGVsbG8gV29ybGRcIikgXG4gIHJldHVybiAiLCJzYW1wbGUiOiJoZWxsbygpIn0=

如何为 Python 函数添加文档字符串

编写 Python 函数的另一个关键方面：文档字符串（docstring）。文档字符串描述函数的作用，例如它执行的计算或其返回值。这些说明为您的函数提供文档，使任何阅读函数文档字符串的人都能理解函数做了什么，而无需追踪函数定义中的所有代码。

函数的文档字符串放在函数头之后的紧接一行，置于三个引号之间。适合 hello() 函数的文档字符串是 ‘Prints “Hello World”’。

def hello() -> None:
    """Prints "Hello World"."""
    print("Hello World")

注意，文档字符串可以比此处示例更长。如果您想更深入地学习文档字符串，最好查看一些 Python 库（如 scikit-learn 或 pandas）的 Github 代码库，那里有大量示例！

类型提示

与文档字符串密切相关——并且在现代 Python 代码中几乎同样常见——的是类型提示。自 Python 3.5 起，您可以为函数的参数和返回值添加预期的类型注解。以下是最简单的示例：

def plus(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

参数后的 : int 表示“这里应该是整数”，而括号后的 -> int 表示“此函数返回整数”。Python 本身在运行时并不会强制执行这些注解——您仍然可以向 plus() 传入字符串，Python 也不会抱怨，直到某处出错。但像 mypy、pyright 以及 VS Code、PyCharm 等编辑器内置的类型检查器会使用这些提示，在您运行代码之前就捕获错误。

对于更复杂的类型，您可以直接使用内置泛型（Python 3.9+），或从 typing 模块导入：

def greet(names: list[str]) -> None:
    for name in names:
        print(f"Hello {name}")

def find_user(user_id: int) -> dict | None:
    # returns the user dict, or None if not found
    ...

类型提示是可选的，但对于您计划复用、分享或隔一段时间再回看的函数，它们被视为最佳实践。类型提示相当于可由机器检查的文档——您的 IDE 会据此进行自动补全、捕捉拼写错误，并在您传入错误类型时发出警告。

Python 中的函数实参

前面您已经了解了参数与实参的区别。简而言之，实参是传递给任何函数或方法调用的值，而函数或方法的代码通过其参数名称来引用这些实参。Python 的 UDF 可以接受四种类型的实参：

默认实参
必需实参
关键字实参
可变数量的实参

默认实参

默认实参是在函数调用时未传入该实参值时采用默认值的参数。您可以使用赋值运算符 = 指定默认值，如下例所示：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGBwbHVzKClgIGZ1bmN0aW9uXG5kZWYgcGx1cyhhLGIgPSAyKTpcbiAgcmV0dXJuIGEgKyBiXG4gIFxuIyBDYWxsIGBwbHVzKClgIHdpdGggb25seSBgYWAgcGFyYW1ldGVyXG5wbHVzKGE9MSlcblxuIyBDYWxsIGBwbHVzKClgIHdpdGggYGFgIGFuZCBgYmAgcGFyYW1ldGVyc1xucGx1cyhhPTEsIGI9MykifQ==

必需实参

顾名思义，UDF 的必需实参是必须传入的。这些实参需要在函数调用时按准确顺序传递，就像下面这个示例：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGBwbHVzKClgIHdpdGggcmVxdWlyZWQgYXJndW1lbnRzXG5kZWYgcGx1cyhhLGIpOlxuICByZXR1cm4gYSArIGIifQ==

您需要传入能映射到参数 a 和 b 的实参，才能在不报错的情况下调用函数。如果您交换了 a 和 b，结果可能不会不同，但如果您将 plus() 改为如下形式，则可能会不同：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGBwbHVzKClgIHdpdGggcmVxdWlyZWQgYXJndW1lbnRzXG5kZWYgcGx1cyhhLGIpOlxuICByZXR1cm4gYS9iIn0=

关键字实参

如果您想确保以正确的顺序调用所有参数，可以在函数调用中使用关键字实参。您使用这些关键字根据参数名来标识实参。让我们以上面的示例来进一步说明：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGBwbHVzKClgIGZ1bmN0aW9uXG5kZWYgcGx1cyhhLGIpOlxuICByZXR1cm4gYSArIGJcbiAgXG4jIENhbGwgYHBsdXMoKWAgZnVuY3Rpb24gd2l0aCBwYXJhbWV0ZXJzIFxucGx1cygyLDMpXG5cbiMgQ2FsbCBgcGx1cygpYCBmdW5jdGlvbiB3aXRoIGtleXdvcmQgYXJndW1lbnRzXG5wbHVzKGE9MSwgYj0yKSJ9

请注意，通过使用关键字实参，您还可以交换参数的顺序，并在执行函数时仍获得相同结果：

可变数量的实参

当您不知道要传递给函数的实参的确切数量时，可以使用带有 *args 的以下语法：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgRGVmaW5lIGBwbHVzKClgIGZ1bmN0aW9uIHRvIGFjY2VwdCBhIHZhcmlhYmxlIG51bWJlciBvZiBhcmd1bWVudHNcbmRlZiBwbHVzKCphcmdzKTpcbiAgcmV0dXJuIHN1bShhcmdzKVxuXG4jIENhbGN1bGF0ZSB0aGUgc3VtXG5wbHVzKDEsNCw1KSJ9

星号（*）放在保存所有非关键字可变实参值的变量名前。请注意，您也可以将 *varint、*var_int_args 或任何其他名称传给 plus() 函数。

提示：试着将 *args 替换为包含星号的其他名称。您会发现上述代码依然可以运行！

您会看到，上述函数使用了 Python 内置的 sum() 函数来对传递给 plus() 的所有实参求和。

全局变量 vs. 局部变量

一般而言，在函数体内定义的变量具有局部作用域，函数体外定义的变量具有全局作用域。这意味着局部变量在函数块内定义，只能在该函数内部访问；而全局变量可以被脚本中的所有函数访问：

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

您会发现，当尝试打印在函数体内定义的局部变量 total 时，会得到一个 NameError，提示 name 'total' is not defined。而 init 变量则可以正常打印。

仅限位置参数与仅限关键字参数

自 Python 3.8 起，您可以在函数签名中使用两个特殊标记 / 与 * 来更好地控制参数必须如何传递：/ 之前的任何参数只能以位置方式传递；* 之后的任何参数只能以关键字方式传递。

def greet(name, /, greeting="Hello", *, punctuation="!"):
    print(f"{greeting} {name}{punctuation}")

在调用端表现如下：

greet("Alice")                          # works
greet("Alice", greeting="Hi")           # works
greet("Alice", "Hi", punctuation="?")   # works

greet(name="Alice")                     # TypeError: name is positional-only
greet("Alice", "Hi", "?")               # TypeError: punctuation is keyword-only

为什么要这样做？主要有两个原因。

首先，仅限位置参数让您以后可以重命名参数而不破坏任何人的代码——由于不允许将参数名作为关键字使用，您可以放心更改它。

其次，仅限关键字参数强制调用者明确传递的内容，当您有多个可选开关或设置时，这会让调用更具可读性。

简而言之，它们是强制意图的简洁方式。

Python 中的匿名函数

在 Python 中，匿名函数也称为 lambda 函数，因为它们不是用标准的 def 关键字声明，而是使用 lambda 关键字。

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6ImRvdWJsZSA9IGxhbWJkYSB4OiB4KjJcblxuZG91YmxlKDUpIn0=

在上面的 DataCamp Light 代码块中，lambda x: x*2 就是匿名或 lambda 函数。x 是实参，x*2 是被求值并返回的表达式或指令。该函数的特别之处在于它没有名称，不像您在本教程前半部分看到的那些示例。如果要将上述函数写成 UDF，结果如下：

def double(x):
  return x*2

我们再看一个使用两个实参的 lambda 函数示例：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInNhbXBsZSI6IiMgYHN1bSgpYCBsYW1iZGEgZnVuY3Rpb25cbnN1bSA9IGxhbWJkYSB4LCB5OiB4ICsgeTtcblxuIyBDYWxsIHRoZSBgc3VtKClgIGFub255bW91cyBmdW5jdGlvblxuc3VtKDQsNSlcblxuIyBcIlRyYW5zbGF0ZVwiIHRvIGEgVURGXG5kZWYgc3VtKHgsIHkpOlxuICByZXR1cm4geCt5In0=

当您需要一个在短时间内使用、并在运行时创建的无名函数时，就会用到匿名函数。一个相关的具体场景是与 filter()、map() 和 reduce() 配合使用：

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

filter() 函数会如其名，对原始输入列表 my_list 按照条件 >10 进行过滤。另一方面，使用 map()，您会将函数应用于列表 my_list 的所有元素。在此例中，您将所有元素乘以 2。

请注意，reduce() 函数位于 functools 库中。您将该函数以累积方式应用于列表 my_list 的各项，从左到右，将序列归约为单个值，本例中为 55。

在 Python 中将 main() 用作函数

如果您有 Java 等其他编程语言的经验，您会知道必须使用 main 函数来执行函数。正如您在上述示例中所见，在 Python 中并非必须如此。然而，在 Python 程序中包含一个 main() 函数有助于逻辑地组织代码——所有最重要的组件都包含在此 main() 函数中。

您可以轻松定义一个 main() 函数，并像上面的其他函数一样调用它：

eyJsYW5ndWFnZSI6InB5dGhvbiIsInByZV9leGVyY2lzZV9jb2RlIjoiZGVmIGhlbGxvKCk6XG4gIHByaW50KFwiSGVsbG8gV29ybGRcIikgXG4gIHJldHVybiAiLCJzYW1wbGUiOiIjIERlZmluZSBgbWFpbigpYCBmdW5jdGlvblxuZGVmIG1haW4oKTpcbiAgaGVsbG8oKVxuICBwcmludChcIlRoaXMgaXMgYSBtYWluIGZ1bmN0aW9uXCIpXG5cbm1haW4oKSJ9

但是，就目前而言，当您将其作为模块导入时，会调用 main() 函数的代码。为确保不会发生这种情况，您应在 __name__ == '__main__' 时才调用 main() 函数。

这意味着上述代码块的代码将变为：

注意，除了 __main__ 函数之外，还有一个 __init__ 函数，用于初始化类或对象的实例。简单来说，它充当构造函数或初始化器，在您创建类的新实例时自动调用。通过该函数，新创建的对象会被赋值给参数 self，您在本教程前文已见过。请看下面的示例：

class Dog:
    """A simple Dog class.

    Args:
        legs: Number of legs so that the dog can walk.
        color: The color of the fur.
    """

    def __init__(self, legs: int, color: str) -> None:
        self.legs = legs
        self.color = color

    def bark(self) -> str:
        return "bark" * 2

if __name__ == "__main__":
    dog = Dog(4, "brown")
    print(dog.bark())