從函數到包的Python程式碼層次
程式碼層次
Python是一門腳本語言，新建一個.py文件，寫點程式碼，就可以跑起來了，無論放哪都可以。比如where.py文件：
print("Where am I?")
那麼問題來了，這是寫在哪裡的呢？為了一目了然，我們用「導遊圖」的視角來看看程式碼層次：
紅色箭頭指出了，是寫在模組中的，原來一個.py文件就是一個模組。模組中可以寫函數和類，模組可以放在包中。
函數
Python中最出名的函數一定是print()了，畢竟全世界都在用它say Hello World。Python函數其實和數學中的函數很像，比如y = f(x)。有函數名字、輸入和輸出。Python的函數結構如下：
函數通過def關鍵字來定義：
def 函數名（參數列表）:
函數體
參數列表有就有，無則無，多個參數用逗號分隔。例如：
def hello() :
print("Hello World!")
hello() # 調用函數
def max(a, b):
if a > b:
return a
else:
return b
a = 4
b = 5
print(max(a, b))
調用函數，不需要再加def，直接函數名（參數列表）即可。參數既可以是變數，也可以是其他函數，只要能一一對應。return關鍵字用來返回值。return不是必需的，如果沒有，那麼函數會把內部程式碼全部都執行完再退出，如果有，函數會在return語句立刻退出，同時返回return語句的值，例如：
# 可寫函數說明
def sum( arg1, arg2 ):
# 返回2個參數的和."
total = arg1 + arg2
print ("函數內 : ", total)
return total
print("這裡不會執行！")
# 調用sum函數
total = sum( 10, 20 )
print ("函數外 : ", total)
類
為什麼還要寫類，函數它不香么？這個問題有點大，我只能簡單解釋一下，那就是因為，類是包括了函數的，如果有一天你發現函數不夠用了，那麼可以用類試試，哈哈哈。
類是面向對象編程中的概念，把對象中共性的東西抽離出來而成。
類中的函數叫做方法，除了方法還有屬性（也就是變數），我寫個不嚴謹的公式：類 = 屬性 + 方法，例如：
class People:
#定義屬性
name = ''
age = 0
#定義方法
def speak(self):
print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name, self.age))
類的使用跟函數一樣，需要調用，例如：
dongfanger = People() # 這叫做實例化對象
dongfanger.speak() # 調用方法
類的一大好處是，可以通過繼承來進一步復用程式碼。
模組
模組中可以包含模組級程式碼、函數和類。模組與模組之間是不能直接調用的，必須使用import關鍵字來導入。導入時，模組級程式碼一定會被執行，如果我們不想讓某些程式碼執行，那麼可以添加一句if __name__ == '__main__':，例如
if __name__ == '__main__':
print('這裡的程式碼，僅在該模組自身運行時執行')
else:
print('模組被導入時執行')
函數和類需要調用才會運行，所以不存在這個問題。
包
包是一個目錄，特殊的地方在於需要包含一個__init__.py文件（內容可以為空），這是為什麼呢？設想一下import hello這條語句，Python從哪去找hello這個包，C盤D盤E盤，成千上萬個文件，範圍太大了。所以需要把有Python模組的目錄標出來，只查找這些目錄就可以了。示例：
sound/ 頂層包
__init__.py 初始化 sound 包
formats/ 文件格式轉換子包
__init__.py
wavread.py
wavwrite.py
aiffread.py
aiffwrite.py
auread.py
auwrite.py
...
effects/ 聲音效果子包
__init__.py
echo.py
surround.py
reverse.py
...
filters/ filters 子包
__init__.py
equalizer.py
vocoder.py
karaoke.py
...
命名空間
命名衝突是個頭疼的問題，Python提供了命名空間這個方法，把程式碼塊劃分為不同的命名空間，同一個命名空間不能重名，不同命名空間可以重名，如圖所示：
命名空間一般有三種：
- 內置：Python內置的名字。
- 全局：模組中定義的名字，包括模組的函數、類、其他導入的模組、模組級的變數和常量。
- 局部：函數中定義的名字，包括函數的參數和局部定義的變數。（類中定義的也是）
包裡面是文件，文件名重複與否由作業系統判斷。
作用域
命名空間決定了變數的作用域，小的作用域只在內部才有作用，比如函數內的變數，模組是不能用的：
def func():
a = 1
print(a) # 報錯NameError: name 'a' is not defined
反之，大的作用域能作用到小的作用域：
a = 1
def func():
print(a)
func() # a = 1
如果不同作用域有相同名字的變數，Python的匹配順序為：局部 -> 全局 -> 內置，例如：
a = 1
def func():
a = 2 # 不會作用到模組的a
func() # 調用函數修改a的值
print(a) # a的值仍為1
函數內部的a並不能影響到模組級別的a，因為Python在找a時，函數內部已經找到了，就不會再找了。
可以使用global關鍵字，把局部變數定義為全局變數，這樣模組級別的變數也可以在函數內修改了：
a = 1
def func():
global a # global聲明為全局
a = 2
func() # 調用函數修改a的值
print(a) # a的值變為2
另外，Python中只有模組、類和函數，才會產生作用域。其他程式碼塊如if、while、for等是不會產生作用域的，也就是說這些語句內定義的變數，外部也可以訪問，例如：
if True:
a = 1
print(a)
東方說
本文是Python入門系列這道前菜的最後一篇了，正餐Python進階系列計劃在2021年1月開始推送，具體計劃我會寫在元旦的一篇文章中。Python入門系列並不算完整的教程，它的定位是進階篇的鋪墊，做一些知識儲備，降低閱讀門檻。如果想學習完整教程，可以找菜鳥教程，也可以上B站看影片（個人更推薦）。最後，為了知識共享和傳遞，我把入門的7篇文章都導出成pdf上傳了，可以在公眾號後台回復「入門」下載哦。
參考資料：
//www.runoob.com/python3/python3-function.html
//www.runoob.com/python3/python3-class.html
