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[#]: collector: (lujun9972)
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[#]: translator: (MjSeven)
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[#]: reviewer: (wxy)
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[#]: publisher: (wxy)
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[#]: url: (https://linux.cn/article-11295-1.html)
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[#]: subject: (Get modular with Python functions)
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[#]: via: (https://opensource.com/article/19/7/get-modular-python-functions)
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[#]: author: (Seth Kenlon https://opensource.com/users/seth/users/xd-deng/users/nhuntwalker/users/don-watkins)
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使用 Python 函数进行模块化
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> 使用 Python 函数来最大程度地减少重复任务编码工作量。
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你是否对函数、类、方法、库和模块等花哨的编程术语感到困惑？你是否在与变量作用域斗争？无论你是自学成才的还是经过正式培训的程序员，代码的模块化都会令人困惑。但是类和库鼓励模块化代码，因为模块化代码意味着只需构建一个多用途代码块集合，就可以在许多项目中使用它们来减少编码工作量。换句话说，如果你按照本文对 [Python][2] 函数的研究，你将找到更聪明的工作方法，这意味着更少的工作。
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本文假定你对 Python 很熟（LCTT 译注：稍微熟悉就可以），并且可以编写和运行一个简单的脚本。如果你还没有使用过 Python，请首先阅读我的文章：[Python 简介][3]。
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### 函数
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函数是迈向模块化过程中重要的一步，因为它们是形式化的重复方法。如果在你的程序中，有一个任务需要反复执行，那么你可以将代码放入一个函数中，根据需要随时调用该函数。这样，你只需编写一次代码，就可以随意使用它。
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以下一个简单函数的示例：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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import time
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def Timer():
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print("Time is " + str(time.time() ))
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```
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创建一个名为 `mymodularity` 的目录，并将以上函数代码保存为该目录下的 `timestamp.py`。
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除了这个函数，在 `mymodularity` 目录中创建一个名为 `__init__.py` 的文件，你可以在文件管理器或 bash shell 中执行此操作：
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```
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$ touch mymodularity/__init__.py
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```
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现在，你已经创建了属于你自己的 Python 库（Python 中称为“模块”），名为 `mymodularity`。它不是一个特别有用的模块，因为它所做的只是导入 `time` 模块并打印一个时间戳，但这只是一个开始。
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要使用你的函数，像对待任何其他 Python 模块一样对待它。以下是一个小应用，它使用你的 `mymodularity` 软件包来测试 Python `sleep()` 函数的准确性。将此文件保存为 `sleeptest.py`，注意要在 `mymodularity` 文件夹 *之外*，因为如果你将它保存在 `mymodularity` *里面*，那么它将成为你的包中的一个模块，你肯定不希望这样。
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```
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#!/usr/bin/env python3
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import time
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from mymodularity import timestamp
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print("Testing Python sleep()...")
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# modularity
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timestamp.Timer()
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time.sleep(3)
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timestamp.Timer()
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```
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在这个简单的脚本中，你从 `mymodularity` 包中调用 `timestamp` 模块两次。从包中导入模块时，通常的语法是从包中导入你所需的模块，然后使用 *模块名称 + 一个点 + 要调用的函数名*（例如 `timestamp.Timer()`）。
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你调用了两次 `Timer()` 函数，所以如果你的 `timestamp` 模块比这个简单的例子复杂些，那么你将节省大量重复代码。
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保存文件并运行：
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```
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$ python3 ./sleeptest.py
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Testing Python sleep()...
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Time is 1560711266.1526039
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Time is 1560711269.1557732
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```
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根据测试，Python 中的 `sleep` 函数非常准确：在三秒钟等待之后，时间戳成功且正确地增加了 3，在微秒单位上差距很小。
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Python 库的结构看起来可能令人困惑，但其实它并不是什么魔法。Python *被编程* 为一个包含 Python 代码的目录，并附带一个 `__init__.py` 文件，那么这个目录就会被当作一个包，并且 Python 会首先在当前目录中查找可用模块。这就是为什么语句 `from mymodularity import timestamp` 有效的原因：Python 在当前目录查找名为 `mymodularity` 的目录，然后查找 `timestamp.py` 文件。
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你在这个例子中所做的功能和以下这个非模块化的版本是一样的：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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import time
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from mymodularity import timestamp
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print("Testing Python sleep()...")
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# no modularity
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print("Time is " + str(time.time() ) )
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time.sleep(3)
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print("Time is " + str(time.time() ) )
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```
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对于这样一个简单的例子，其实没有必要以这种方式编写测试，但是对于编写自己的模块来说，最佳实践是你的代码是通用的，可以将它重用于其他项目。
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通过在调用函数时传递信息，可以使代码更通用。例如，假设你想要使用模块来测试的不是 *系统* 的 `sleep` 函数，而是 *用户自己实现* 的 `sleep` 函数，更改 `timestamp` 代码，使它接受一个名为 `msg` 的传入变量，它将是一个字符串，控制每次调用 `timestamp` 时如何显示：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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import time
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# 更新代码
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def Timer(msg):
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print(str(msg) + str(time.time() ) )
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```
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现在函数比以前更抽象了。它仍会打印时间戳，但是它为用户打印的内容 `msg` 还是未定义的。这意味着你需要在调用函数时定义它。
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`Timer` 函数接受的 `msg` 参数是随便命名的，你可以使用参数 `m`、`message` 或 `text`，或是任何对你来说有意义的名称。重要的是，当调用 `timestamp.Timer` 函数时，它接收一个文本作为其输入，将接收到的任何内容放入 `msg` 变量中，并使用该变量完成任务。
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以下是一个测试测试用户正确感知时间流逝能力的新程序：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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from mymodularity import timestamp
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print("Press the RETURN key. Count to 3, and press RETURN again.")
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input()
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timestamp.Timer("Started timer at ")
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print("Count to 3...")
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input()
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timestamp.Timer("You slept until ")
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```
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将你的新程序保存为 `response.py`，运行它：
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```
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$ python3 ./response.py
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Press the RETURN key. Count to 3, and press RETURN again.
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Started timer at 1560714482.3772075
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Count to 3...
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You slept until 1560714484.1628013
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```
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### 函数和所需参数
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新版本的 `timestamp` 模块现在 *需要* 一个 `msg` 参数。这很重要，因为你的第一个应用程序将无法运行，因为它没有将字符串传递给 `timestamp.Timer` 函数：
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```
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$ python3 ./sleeptest.py
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Testing Python sleep()...
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Traceback (most recent call last):
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File "./sleeptest.py", line 8, in <module>
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timestamp.Timer()
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TypeError: Timer() missing 1 required positional argument: 'msg'
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```
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你能修复你的 `sleeptest.py` 应用程序，以便它能够与更新后的模块一起正确运行吗？
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### 变量和函数
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通过设计，函数限制了变量的范围。换句话说，如果在函数内创建一个变量，那么这个变量 *只* 在这个函数内起作用。如果你尝试在函数外部使用函数内部出现的变量，就会发生错误。
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下面是对 `response.py` 应用程序的修改，尝试从 `timestamp.Timer()` 函数外部打印 `msg` 变量：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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from mymodularity import timestamp
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print("Press the RETURN key. Count to 3, and press RETURN again.")
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input()
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timestamp.Timer("Started timer at ")
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print("Count to 3...")
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input()
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timestamp.Timer("You slept for ")
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print(msg)
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```
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试着运行它，查看错误：
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```
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$ python3 ./response.py
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Press the RETURN key. Count to 3, and press RETURN again.
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Started timer at 1560719527.7862902
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Count to 3...
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You slept for 1560719528.135406
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Traceback (most recent call last):
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File "./response.py", line 15, in <module>
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print(msg)
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NameError: name 'msg' is not defined
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```
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应用程序返回一个 `NameError` 消息，因为没有定义 `msg`。这看起来令人困惑，因为你编写的代码定义了 `msg`，但你对代码的了解比 Python 更深入。调用函数的代码，不管函数是出现在同一个文件中，还是打包为模块，都不知道函数内部发生了什么。一个函数独立地执行它的计算，并返回你想要它返回的内容。这其中所涉及的任何变量都只是 *本地的*：它们只存在于函数中，并且只存在于函数完成其目的所需时间内。
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#### Return 语句
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如果你的应用程序需要函数中特定包含的信息，那么使用 `return` 语句让函数在运行后返回有意义的数据。
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时间就是金钱，所以修改 `timestamp` 函数，以使其用于一个虚构的收费系统：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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import time
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def Timer(msg):
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print(str(msg) + str(time.time() ) )
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charge = .02
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return charge
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```
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现在，`timestamp` 模块每次调用都收费 2 美分，但最重要的是，它返回每次调用时所收取的金额。
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以下一个如何使用 `return` 语句的演示：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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from mymodularity import timestamp
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print("Press RETURN for the time (costs 2 cents).")
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print("Press Q RETURN to quit.")
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total = 0
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while True:
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kbd = input()
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if kbd.lower() == "q":
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print("You owe $" + str(total) )
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exit()
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else:
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charge = timestamp.Timer("Time is ")
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total = total+charge
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```
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在这个示例代码中，变量 `charge` 为 `timestamp.Timer()` 函数的返回，它接收函数返回的任何内容。在本例中，函数返回一个数字，因此使用一个名为 `total` 的新变量来跟踪已经进行了多少更改。当应用程序收到要退出的信号时，它会打印总花费：
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```
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$ python3 ./charge.py
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Press RETURN for the time (costs 2 cents).
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Press Q RETURN to quit.
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Time is 1560722430.345412
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Time is 1560722430.933996
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Time is 1560722434.6027434
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||
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||
Time is 1560722438.612629
|
||
|
||
Time is 1560722439.3649364
|
||
q
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You owe $0.1
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```
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#### 内联函数
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函数不必在单独的文件中创建。如果你只是针对一个任务编写一个简短的脚本，那么在同一个文件中编写函数可能更有意义。唯一的区别是你不必导入自己的模块，但函数的工作方式是一样的。以下是时间测试应用程序的最新迭代：
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```
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#!/usr/bin/env python3
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import time
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||
total = 0
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||
def Timer(msg):
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||
print(str(msg) + str(time.time() ) )
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||
charge = .02
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||
return charge
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||
print("Press RETURN for the time (costs 2 cents).")
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||
print("Press Q RETURN to quit.")
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while True:
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kbd = input()
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if kbd.lower() == "q":
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||
print("You owe $" + str(total) )
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||
exit()
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else:
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charge = Timer("Time is ")
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total = total+charge
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```
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它没有外部依赖（Python 发行版中包含 `time` 模块），产生与模块化版本相同的结果。它的优点是一切都位于一个文件中，缺点是你不能在其他脚本中使用 `Timer()` 函数，除非你手动复制和粘贴它。
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#### 全局变量
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在函数外部创建的变量没有限制作用域，因此它被视为 *全局* 变量。
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全局变量的一个例子是在 `charge.py` 中用于跟踪当前花费的 `total` 变量。`total` 是在函数之外创建的，因此它绑定到应用程序而不是特定函数。
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应用程序中的函数可以访问全局变量，但要将变量传入导入的模块，你必须像发送 `msg` 变量一样将变量传入模块。
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全局变量很方便，因为它们似乎随时随地都可用，但也很难跟踪它们，很难知道哪些变量不再需要了但是仍然在系统内存中停留（尽管 Python 有非常好的垃圾收集机制）。
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但是，全局变量很重要，因为不是所有的变量都可以是函数或类的本地变量。现在你知道了如何向函数传入变量并获得返回，事情就变得容易了。
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### 总结
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你已经学到了很多关于函数的知识，所以开始将它们放入你的脚本中 —— 如果它不是作为单独的模块，那么作为代码块，你不必在一个脚本中编写多次。在本系列的下一篇文章中，我将介绍 Python 类。
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via: https://opensource.com/article/19/7/get-modular-python-functions
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作者：[Seth Kenlon][a]
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选题：[lujun9972][b]
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译者：[MjSeven](https://github.com/MjSeven)
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校对：[wxy](https://github.com/wxy)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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[a]: https://opensource.com/users/seth/users/xd-deng/users/nhuntwalker/users/don-watkins
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[b]: https://github.com/lujun9972
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[1]: https://opensource.com/sites/default/files/styles/image-full-size/public/lead-images/openstack_python_vim_1.jpg?itok=lHQK5zpm
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[2]: https://www.python.org/
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[3]: https://opensource.com/article/17/10/python-10
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