毫無疑問，函數是 Python 語言里最重要的概念之一。在編程時，我們將真實世界里的大問題分解為小問題，然后通過一個個函數交出答案。函數即是重復代碼的克星，也是對抗代碼復雜度的最佳武器。

如同大部分故事都會有結局，絕大多數函數也都是以返回結果作為結束。函數返回結果的手法，決定了調用它時的體驗。所以，了解如何優雅的讓函數返回結果，是編寫好函數的必備知識。

Python 的函數返回方式

Python 函數通過調用 return 語句來返回結果。使用 returnvalue 可以返回單個值，用 returnvalue1,value2 則能讓函數同時返回多個值。

如果一個函數體內沒有任何 return 語句，那么這個函數的返回值默認為 None。除了通過 return 語句返回內容，在函數內還可以使用拋出異常（raise Exception）的方式來“返回結果”。

接下來，我將列舉一些與函數返回相關的常用編程建議。

編程建議

1. 單個函數不要返回多種類型

Python 語言非常靈活，我們能用它輕松完成一些在其他語言里很難做到的事情。比如：讓一個函數同時返回不同類型的結果。從而實現一種看起來非常實用的“多功能函數”。

就像下面這樣：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' def get_users(user_id=None):if user_id is None:return User.get(user_id)else:return User.filter(is_active=True)# 返回單個用戶 get_users(user_id=1) # 返回多個用戶 get_users()

當我們需要獲取單個用戶時，就傳遞 user_id 參數，否則就不傳參數拿到所有活躍用戶列表。一切都由一個函數 get_users 來搞定。這樣的設計似乎很合理。

然而在函數的世界里，以編寫具備“多功能”的瑞士軍刀型函數為榮不是一件好事。這是因為好的函數一定是 “單一職責（Single responsibility）” 的。單一職責意味著一個函數只做好一件事，目的明確。這樣的函數也更不容易在未來因為需求變更而被修改。

而返回多種類型的函數一定是違反“單一職責”原則的，好的函數應該總是提供穩定的返回值，把調用方的處理成本降到最低。像上面的例子，我們應該編寫兩個獨立的函數 get_user_by_id(user_id)、 get_active_users()來替代。

2. 使用 partial 構造新函數

假設這么一個場景，在你的代碼里有一個參數很多的函數 A，適用性很強。而另一個函數 B 則是完全通過調用 A 來完成工作，是一種類似快捷方式的存在。

比方在這個例子里， double 函數就是完全通過 multiply 來完成計算的：

def multiply(x, y):return x * ydef double(value):# 返回另一個函數調用結果return multiply(2, value)

對于上面這種場景，我們可以使用 functools 模塊里的 partial() 函數來簡化它。

partial(func,*args,**kwargs) 基于傳入的函數與可變（位置/關鍵字）參數來構造一個新函數。所有對新函數的調用，都會在合并了當前調用參數與構造參數后，代理給原始函數處理。

利用 partial 函數，上面的 double 函數定義可以被修改為單行表達式，更簡潔也更直接。

import functoolsdouble = functools.partial(multiply,2)

建議閱讀：partial 函數官方文檔

3. 拋出異常，而不是返回結果與錯誤

我在前面提過，Python 里的函數可以返回多個值。基于這個能力，我們可以編寫一類特殊的函數：同時返回結果與錯誤信息的函數。

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' def create_item(name):`if len(name) > MAX_LENGTH_OF_NAME:`return None, 'name of item is too long'`if len(CURRENT_ITEMS) > MAX_ITEMS_QUOTA:`return None, 'items is full'`return Item(name=name), ''`def create_from_input():name = input()item, err_msg = create_item(name)if err_msg:print(f'create item failed: {err_msg}')else:print(f'item<{name}> created')

在示例中， create_item 函數的作用是創建新的 Item 對象。同時，為了在出錯時給調用方提供錯誤詳情，它利用了多返回值特性，把錯誤信息作為第二個結果返回。

乍看上去，這樣的做法很自然。尤其是對那些有 Go 語言編程經驗的人來說更是如此。但是在 Python 世界里，這并非解決此類問題的最佳辦法。因為這種做法會增加調用方進行錯誤處理的成本，尤其是當很多函數都遵循這個規范而且存在多層調用時。

Python 具備完善的異常（Exception）機制，并且在某種程度上鼓勵我們使用異常（官方文檔關于 EAFP 的說明）。所以，使用異常來進行錯誤流程處理才是更地道的做法。

引入自定義異常后，上面的代碼可以被改寫成這樣：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' class CreateItemError(Exception):"""創建 Item 失敗時拋出的異常"""def create_item(name):"""創建一個新的 Item:raises: 當無法創建時拋出 CreateItemError"""`if len(name) > MAX_LENGTH_OF_NAME:raise CreateItemError('name of item is too long')if len(CURRENT_ITEMS) > MAX_ITEMS_QUOTA:raise CreateItemError('items is full')return Item(name=name)def create_for_input():name = input()try:`item = create_item(name)except CreateItemError as e:print(f'create item failed: {err_msg}')else:print(f'item<{name}> created')

使用“拋出異常”替代“返回 (結果, 錯誤信息)”后，整個錯誤流程處理乍看上去變化不大，但實際上有著非常多不同，一些細節：

• 新版本函數擁有更穩定的返回值類型，它永遠只會返回 Item 類型或是拋出異常
• 雖然我在這里鼓勵使用異常，但“異常”總是會無法避免的讓人 感到驚訝，所以，最好在函數文檔里說明可能拋出的異常類型
• 異常不同于返回值，它在被捕獲前會不斷往調用棧上層匯報。所以 create_item 的一級調用方完全可以省略異常處理，交由上層處理。這個特點給了我們更多的靈活性，但同時也帶來了更大的風險。

Hint：如何在編程語言里處理錯誤，是一個至今仍然存在爭議的主題。比如像上面不推薦的多返回值方式，正是缺乏異常的 Go 語言中最核心的錯誤處理機制。另外，即使是異常機制本身，不同編程語言之間也存在著差別。

異常，或是不異常，都是由語言設計者進行多方取舍后的結果，更多時候不存在絕對性的優劣之分。但是，單就 Python 語言而言，使用異常來表達錯誤無疑是更符合 Python 哲學，更應該受到推崇的。

4. 謹慎使用 None 返回值

None 值通常被用來表示“某個應該存在但是缺失的東西”，它在 Python 里是獨一無二的存在。很多編程語言里都有與 None 類似的設計，比如 JavaScript 里的 null、Go 里的 nil 等。因為 None 所擁有的獨特 虛無 氣質，它經常被作為函數返回值使用。

當我們使用 None 作為函數返回值時，通常是下面 3 種情況。

作為操作類函數的默認返回值

當某個操作類函數不需要任何返回值時，通常就會返回 None。同時，None 也是不帶任何 return 語句函數的默認返回值。

對于這種函數，使用 None 是沒有任何問題的，標準庫里的 list.append()、 os.chdir() 均屬此類。

作為某些“意料之中”的可能沒有的值

有一些函數，它們的目的通常是去嘗試性的做某件事情。視情況不同，最終可能有結果，也可能沒有結果。而對調用方來說，“沒有結果”完全是意料之中的事情。對這類函數來說，使用 None 作為“沒結果”時的返回值也是合理的。

在 Python 標準庫里，正則表達式模塊 re 下的 re.search、 re.match 函數均屬于此類，這兩個函數在可以找到匹配結果時返回 re.Match 對象，找不到時則返回 None。

作為調用失敗時代表“錯誤結果”的值

有時， None 也會經常被我們用來作為函數調用失敗時的默認返回值，比如下面這個函數：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' def create_user_from_name(username):"""通過用戶名創建一個 User 實例"""if validate_username(username):return User.from_username(username)else:return Noneuser = create_user_from_name(username) if user:user.do_something()

當 username 不合法時，函數 create_user_from_name 將會返回 None。但在這個場景下，這樣做其實并不好。

不過你也許會覺得這個函數完全合情合理，甚至你會覺得它和我們提到的上一個“沒有結果”時的用法非常相似。那么如何區分這兩種不同情形呢？關鍵在于：函數簽名（名稱與參數）與 None 返回值之間是否存在一種“意料之中”的暗示。

讓我解釋一下，每當你讓函數返回 None 值時，請仔細閱讀函數名，然后問自己一個問題：假如我是該函數的使用者，從這個名字來看，“拿不到任何結果”是否是該函數名稱含義里的一部分？

分別用這兩個函數來舉例：

• re.search()：從函數名來看， search，代表著從目標字符串里去搜索匹配結果，而搜索行為，一向是可能有也可能沒有結果的，所以該函數適合返回 None
• create_user_from_name()：從函數名來看，代表基于一個名字來構建用戶，并不能讀出一種 可能返回、可能不返回的含義。所以不適合返回 None

對于那些不能從函數名里讀出 None 值暗示的函數來說，有兩種修改方式。第一種，如果你堅持使用 None 返回值，那么請修改函數的名稱。比如可以將函數 create_user_from_name() 改名為 create_user_or_none()。

第二種方式則更常見的多：用拋出異常（raise Exception）來代替 None 返回值。因為，如果返回不了正常結果并非函數意義里的一部分，這就代表著函數出現了“意料以外的狀況”，而這正是 Exceptions 異常 所掌管的領域。

使用異常改寫后的例子：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' class UnableToCreateUser(Exception):"""當無法創建用戶時拋出"""def create_user_from_name(username):""通過用戶名創建一個 User 實例":raises: 當無法創建用戶時拋出 UnableToCreateUser"""if validate_username(username):return User.from_username(username)else:raise UnableToCreateUser(f'unable to create user from {username}')try:user = create_user_from_name(username) except UnableToCreateUser:# Error handling else:user.do_something()

與 None 返回值相比，拋出異常除了擁有我們在上個場景提到的那些特點外，還有一個額外的優勢：可以在異常信息里提供出現意料之外結果的原因，這是只返回一個 None 值做不到的。

5. 合理使用“空對象模式”

我在前面提到函數可以用 None 值或異常來返回錯誤結果，但這兩種方式都有一個共同的缺點。那就是所有需要使用函數返回值的地方，都必須加上一個 if 或 try/except 防御語句，來判斷結果是否正常。

讓我們看一個可運行的完整示例：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' import decimalclass CreateAccountError(Exception):"""Unable to create a account error"""class Account:"""一個虛擬的銀行賬號"""def __init__(self, username, balance):self.username = usernameself.balance = balance@classmethoddef from_string(cls, s):"""從字符串初始化一個賬號"""try:username, balance = s.split()balance = decimal.Decimal(float(balance))except ValueError:raise CreateAccountError('input must follow pattern "{ACCOUNT_NAME} {BALANCE}"')if balance < 0:raise CreateAccountError('balance can not be negative')return cls(username=username, balance=balance)def caculate_total_balance(accounts_data):"""計算所有賬號的總余額"""result = 0for account_string in accounts_data:try:user = Account.from_string(account_string)except CreateAccountError:passelse:result += user.balancereturn resultaccounts_data = ['piglei 96.5','cotton 21','invalid_data','roland $invalid_balance','alfred -3', ]print(caculate_total_balance(accounts_data))

在這個例子里，每當我們調用 Account.from_string 時，都必須使用 try/except 來捕獲可能發生的異常。如果項目里需要調用很多次該函數，這部分工作就變得非常繁瑣了。針對這種情況，可以使用“空對象模式（Null object pattern）”來改善這個控制流。

Martin Fowler 在他的經典著作《重構》 中用一個章節詳細說明過這個模式。簡單來說，就是使用一個符合正常結果接口的“空類型”來替代空值返回/拋出異常，以此來降低調用方處理結果的成本。

引入“空對象模式”后，上面的示例可以被修改成這樣：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：857662006 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助, 群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' class Account:# def __init__ 已省略... ...@classmethoddef from_string(cls, s):"""從字符串初始化一個賬號:returns: 如果輸入合法，返回 Account object，否則返回 NullAccount"""try:username, balance = s.split()balance = decimal.Decimal(float(balance))except ValueError:return NullAccount()if balance < 0:return NullAccount()return cls(username=username, balance=balance)class NullAccount:username = ''balance = 0@classmethoddef from_string(cls, s):raise NotImplementedError

在新版代碼里，我定義了 NullAccount 這個新類型，用來作為 from_string 失敗時的錯誤結果返回。這樣修改后的最大變化體現在 caculate_total_balance 部分：

def caculate_total_balance(accounts_data):"""計算所有賬號的總余額""" return sum(Account.from_string(s).balance for s in accounts_data)

調整之后，調用方不必再顯式使用 try 語句來處理錯誤，而是可以假設 Account.from_string 函數總是會返回一個合法的 Account 對象，從而大大簡化整個計算邏輯。

Hint：在 Python 世界里，“空對象模式”并不少見，比如大名鼎鼎的 Django 框架里的 AnonymousUser 就是一個典型的 null object。

6. 使用生成器函數代替返回列表

在函數里返回列表特別常見，通常，我們會先初始化一個列表 results=[]，然后在循環體內使用 results.append(item) 函數填充它，最后在函數的末尾返回。

對于這類模式，我們可以用生成器函數來簡化它。粗暴點說，就是用 yielditem 替代 append 語句。使用生成器的函數通常更簡潔、也更具通用性。

def foo_func(items):for item in items:# ... 處理 item 后直接使用 yield 返回yield item

我在 系列第 4 篇文章“容器的門道” 里詳細分析過這個模式，更多細節可以訪問文章，搜索 “寫擴展性更好的代碼” 查看。

7. 限制遞歸的使用

當函數返回自身調用時，也就是 遞歸 發生時。遞歸是一種在特定場景下非常有用的編程技巧，但壞消息是：Python 語言對遞歸支持的非常有限。

這份“有限的支持”體現在很多方面。首先，Python 語言不支持“尾遞歸優化”。另外 Python 對最大遞歸層級數也有著嚴格的限制。

所以我建議：盡量少寫遞歸。如果你想用遞歸解決問題，先想想它是不是能方便的用循環來替代。如果答案是肯定的，那么就用循環來改寫吧。如果迫不得已，一定需要使用遞歸時，請考慮下面幾個點：

• 函數輸入數據規模是否穩定，是否一定不會超過 sys.getrecursionlimit() 規定的最大層數限制
• 是否可以通過使用類似 functools.lru_cache 的緩存工具函數來降低遞歸層數

總結

在這篇文章中，我虛擬了一些與 Python 函數返回有關的場景，并針對每個場景提供了我的優化建議。最后再總結一下要點：

• 讓函數擁有穩定的返回值，一個函數只做好一件事
• 使用 functools.partial 定義快捷函數
• 拋出異常也是返回結果的一種方式，使用它來替代返回錯誤信息
• 函數是否適合返回 None，由函數簽名的“含義”所決定
• 使用“空對象模式”可以簡化調用方的錯誤處理邏輯
• 多使用生成器函數，盡量用循環替代遞歸

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python 中的高级斗技，让函数返回结果的技巧的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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