函数
在上一章中，我们使用了标准库提供的几个函数，如 int 和 float，以及 math 模块提供的几个函数，如 sqrt 和 pow。在本章中，你将学习如何创建自己的函数并运行它们。我们将看到一个函数如何调用另一个函数。我们还将介绍 for 循环，它用于重复执行计算。
定义新函数
函数定义指定了新函数的名称以及调用该函数时要执行的语句序列。下面是一个例子：
fn print_lyrics() {
print("I'm a lumberjack, and I'm okay.")
print("I sleep all night and I work all day.")
}fn 是一个关键字，表示这是一个函数定义。函数的名称是 print_lyrics。任何合法的变量名也是合法的函数名。
名称后面的空括号表示这个函数不接受任何参数。
函数定义的第一行称为函数头（header）——其余部分称为函数体（body）。函数头以冒号结束，函数体用大括号 {} 包围。这个函数的函数体包含两个 print 语句；一般来说，函数体可以包含任意数量的任意类型的语句。
定义函数会创建一个函数对象。既然我们已经定义了一个函数，就可以像调用内置函数一样调用它：
print_lyrics()当函数运行时，它执行函数体中的语句，显示"伐木工之歌"的前两行。
Python 程序员注意：
Auto 使用
fn代替 Python 的def，函数体用{}包围而不是缩进。a2p转译器会将fn转换为def并生成正确缩进的 Python 代码。
工作原理
我们使用 fn 关键字后跟函数名和括号来定义 print_lyrics。用 {} 包围的函数体包含两个 print 语句。在 main() 中，我们调用了两次 print_lyrics()，中间有一个空行。每次调用都会从上到下执行函数体。
参数
我们见过的一些函数需要参数；例如，调用 abs 时需要传递一个数字。有些函数接受多个参数；例如，math.pow 接受两个参数：底数和指数。
下面是一个接受参数的函数定义：
fn print_twice(string: str) {
print(string)
print(string)
}括号中的变量名是一个参数（parameter）。当函数被调用时，参数的值被赋给参数名。例如，我们可以这样调用 print_twice：
print_twice("Dennis Moore, ")你也可以使用变量作为参数：
let line = "Dennis Moore, "
print_twice(line)在这个例子中，line 的值被赋给了参数 string。
Python 程序员注意：
Auto 使用
string: str来声明带类型的参数。a2p转译器会去掉类型注解，在 Python 输出中生成string。如果你愿意，也可以在 Auto 中省略类型注解。
工作原理
print_twice 接受一个参数 string，并将其打印两次。repeat 接受两个参数 word 和 n，使用字符串的 * 运算符将单词重复 n 次后打印。
在 main() 中，我们分别用字面量字符串和变量调用 print_twice。我们还用一个字符串变量和一个整数调用 repeat。注意函数内部的参数名（string、word、n）与调用者的变量名（line、spam）是分开的。
调用函数
一旦定义了一个函数，就可以在另一个函数中使用它。为了演示，我们将编写打印"Spam Song"歌词的函数：
Spam, Spam, Spam, Spam, Spam, Spam, Spam, Spam, Spam, Spam, (Lovely Spam, Wonderful Spam!) Spam, Spam,
我们从上一节的 repeat 函数开始。然后可以定义基于它构建的更高层函数：
fn first_two_lines() {
repeat("Spam, ", 4)
repeat("Spam, ", 4)
}
fn last_three_lines() {
repeat("Spam, ", 2)
print("(Lovely Spam, Wonderful Spam!)")
repeat("Spam, ", 2)
}
fn print_verse() {
first_two_lines()
last_three_lines()
}当我们运行 print_verse 时，它调用 first_two_lines，后者又调用 repeat，后者又调用 print。这是很多层函数调用。当然，我们可以用更少的函数完成同样的功能，但这个例子的目的是展示函数如何协同工作。
重复
如果我们想显示多段歌词，可以使用 for 语句。下面是一个简单的例子：
for i in 0..2 {
print(i)
}for 语句的头部以关键字 for 开始，后跟一个新的变量名 i、关键字 in，以及一个范围表达式 0..2，它产生值 0 和 1。在 Auto 中，和许多编程语言一样，计数从 0 开始。
当 for 语句运行时，它将范围中的第一个值赋给 i，然后运行函数体，显示 0。当到达函数体末尾时，它循环回到头部——因此这个语句被称为循环（loop）。第二次循环时，它将下一个值赋给 i 并显示它。然后，因为那是范围中的最后一个值，循环结束。
下面是我们如何使用 for 循环打印歌曲的两段歌词：
for i in 0..2 {
print("Verse", i)
print_verse()
print()
}你可以将 for 循环放在函数内部。例如，print_n_verses 接受一个名为 n 的参数，并显示指定数量的歌词段落：
fn print_n_verses(n: int) {
for i in 0..n {
print_verse()
print()
}
}在这个例子中，我们没有在循环体中使用 i，但头部仍然需要一个变量名。
Python 程序员注意：
Auto 使用
0..n表示范围，而不是 Python 的range(n)。a2p转译器会自动将0..n转换为range(n)。Auto 没有while语句；请使用for配合范围或条件中断来代替。
工作原理
首先，一个简单的 for 循环使用 0..3 从 0 计数到 2。范围表达式 0..3 产生值 0、1 和 2——上界是排他的，就像 Python 的 range(3) 一样。
然后，第二个 for 循环使用 0..2 打印 Spam Song 的两段歌词。每次迭代调用 print_verse()，后者又调用 first_two_lines() 和 last_three_lines()，展示了函数如何组合起来，从更简单的部分构建更复杂的行为。
变量和参数是局部的
当你在函数内部创建一个变量时，它是局部的（local），这意味着它只存在于函数内部。例如，以下函数接受两个参数，将它们连接起来，并打印两次结果：
fn cat_twice(part1: str, part2: str) {
let cat = part1 + part2
print_twice(cat)
}下面是一个使用它的例子：
let line1 = "Always look on the "
let line2 = "bright side of life."
cat_twice(line1, line2)当 cat_twice 运行时，它创建一个名为 cat 的局部变量，该变量在函数结束时被销毁。如果我们尝试在函数外部显示它，会得到一个错误——cat 在那里未定义。
参数也是局部的。例如，在 cat_twice 外部，不存在 part1 或 part2。
工作原理
cat_twice 接收两个参数 part1 和 part2，它们是该函数的局部变量。它通过连接两个参数创建了另一个局部变量 cat。当 cat_twice 执行完毕后，它的所有局部变量（cat、part1、part2）都被销毁。
在 main() 中，我们用 line1 和 line2 调用 cat_twice。调用返回后，我们无法从 main() 访问 cat、part1 或 part2——它们只存在于 cat_twice 内部。被注释掉的行展示了如果我们尝试访问会发生什么：在 Python 中会得到 NameError。
栈图
为了追踪哪些变量可以在哪里使用，有时画一个栈图（stack diagram）是很有用的。和状态图一样，栈图显示每个变量的值，但它还显示每个变量属于哪个函数。
每个函数由一个帧（frame）表示。帧是一个方框，外面是函数名，里面是函数的参数和局部变量。
以下是 cat_twice 示例在运行并调用 print_twice 时栈图的文本表示：
+------------------+
| __main__ |
| line1 -> "..." |
| line2 -> "..." |
+------------------+
| cat_twice |
| part1 -> "..." |
| part2 -> "..." |
| cat -> "..." |
+------------------+
| print_twice |
| string -> "..." |
+------------------+帧按栈的方式排列，指示哪个函数调用了哪个函数。从底部向上读，print_twice 被 cat_twice 调用，而 cat_twice 被 __main__ 调用——__main__ 是最顶层帧的特殊名称。当你在任何函数之外创建变量时，它属于 __main__。
回溯
当函数中发生运行时错误时，程序会显示正在运行的函数名、调用它的函数名，依此类推，沿栈向上。这个函数列表被称为回溯（traceback）。
例如，如果 print_twice 尝试访问另一个函数的局部变量，你会得到一个错误。回溯显示 cat_twice 调用了 print_twice，错误发生在 print_twice 中。
回溯中函数的顺序与栈图中帧的顺序相同。发生错误时正在运行的函数位于最底部。
为什么使用函数？
将程序划分为函数的好处可能还不太明显。有以下几个原因：
可读性：创建一个新函数让你有机会为一组语句命名，使程序更容易阅读和调试。
消除重复：函数可以通过消除重复代码来减小程序的体积。以后如果需要修改，只需要在一个地方修改即可。
调试：将长程序划分为函数可以让你逐个部分进行调试，然后将它们组装成一个完整的工作程序。
可重用性：设计良好的函数通常对许多程序都有用。一旦你编写并调试好一个函数，就可以重复使用它。
调试
调试可能令人沮丧，但它也充满挑战、有趣，有时甚至很有成就感。它也是你能学到的最重要的技能之一。
在某些方面，调试就像侦探工作。你得到一些线索，必须推断出导致你所见结果的事件。
调试也像实验科学。一旦你对出了什么问题有了想法，就修改程序并重试。如果你的假设是正确的，你可以预测修改的结果，并向一个可工作的程序迈进一步。如果你的假设是错误的，你必须想出一个新的假设。
对某些人来说，编程和调试是一回事——也就是说，编程是逐步调试程序直到它满足你需求的过程。其理念是，你应该从一个可工作的程序开始，进行小步修改，并在过程中不断调试。
如果你发现自己花了很多时间调试，这通常意味着你在开始测试之前写了太多代码。如果采取更小的步骤，你可能会发现自己能进展得更快。
术语表
函数定义 (function definition): 使用 fn 关键字创建函数的语句。
函数头 (header): 函数定义的第一行，从 fn 到开头的 {。
函数体 (body): 函数定义内部的语句序列，用 {} 包围。
函数对象 (function object): 由函数定义创建的值。函数名是一个指向函数对象的变量。
参数 (parameter): 函数内部使用的名称，用于引用作为参数传递的值。
循环 (loop): 重复执行一个或多个语句的语句。
局部变量 (local variable): 在函数内部定义的变量，只能在函数内部访问。
栈图 (stack diagram): 函数栈、其变量及其指向值的图形表示。
帧 (frame): 栈图中代表函数调用的方框。它包含函数的局部变量和参数。
回溯 (traceback): 发生异常时打印的正在执行的函数列表。
练习
练习
编写一个名为 print_right 的函数，接受一个名为 text 的字符串参数，并打印该字符串，使字符串的最后一个字母位于显示的第 40 列。
提示：使用 len 函数、字符串连接运算符（+）和字符串重复运算符（*）。
练习
编写一个名为 triangle 的函数，接受一个字符串和一个整数，绘制一个使用该字符串副本组成的给定高度的三角形。以下是使用字符串 'L' 的 5 层三角形示例：
L
LLL
LLLLL
LLLLLLL
LLLLLLLLL练习
编写一个名为 rectangle 的函数，接受一个字符串和两个整数，绘制一个使用该字符串副本组成的给定宽度和高度的矩形。例如，rectangle("H", 5, 4) 应该产生：
HHHHH
HHHHH
HHHHH
HHHHH练习
歌曲"99 Bottles of Beer"以这段歌词开始：
99 bottles of beer on the wall 99 bottles of beer Take one down, pass it around 98 bottles of beer on the wall
第二段歌词是一样的，只是从 98 瓶开始，以 97 瓶结束。歌曲一直继续，直到 0 瓶啤酒。
编写一个名为 bottle_verse 的函数，接受一个数字作为参数，显示以给定瓶数开始的那段歌词。
提示：考虑先编写一个可以打印歌词第一行、第二行或最后一行的函数，然后用它来编写 bottle_verse。