函式：把步驟包起來重複使用

💡 先搞懂問題

虛構的「晴空咖啡」想用 Python 算每筆訂單的應付金額：單價乘上杯數，再加 5% 的服務費（四捨五入到整數）。第一筆訂單寫三行，第二筆訂單把同樣三行複製一份、改兩個數字，第三筆再複製一次。程式能動，但下個月服務費改成 8%，你得找出每一個複製出來的地方逐一修改，只要漏掉一處，那一筆就算錯，而且電腦不會提醒你。

解法是把這三行包起來，取一個名字，例如 final_price。之後要算錢，只要寫 final_price(120, 2) 這樣一行，電腦就會照包好的步驟做一次。這個「包起來、有名字、可以重複使用的一段步驟」叫函式（function）。你其實從第 1 課就在用函式了：print()、len()、input() 都是 Python 內建、別人寫好的函式；這一課要學的是自己寫。

問題是，剛開始寫函式的人幾乎都會在同樣幾個地方卡住：寫好 def 按下執行，畫面卻什麼也沒印；函式裡算出來的 subtotal，出了函式就說找不到這個名字；函式裡改了 total，外面的 total 卻沒變；明明看到函式印出 10，接住結果的變數卻是 None。這些現象背後是同一件事：每次呼叫函式，Python 都會另外開一個小空間放這次呼叫用的名字，函式結束就把它收掉。只要把這個小空間看清楚，上面四個疑問都有答案。

生活比喻：咖啡店的食譜卡與工作便條

晴空咖啡的店長把「拿鐵怎麼做」寫成一張食譜卡，貼在吧台牆上。卡片貼上去，並不會有任何一杯咖啡被做出來；要等客人點單，店員才會照著卡片做。店員每接一張單，就撕一張新的工作便條，寫上這一單的杯數和甜度，中間量了多少牛奶、算了幾份濃縮，也都寫在這張便條上。咖啡做好交到櫃台，便條就揉掉丟進垃圾桶。

兩位店員同時做兩單，各自的便條上都寫著「杯數」，數字不同也互不干擾；吧台黑板上寫的「今日總杯數」是另一回事，店員在自己便條上寫「杯數：2」，黑板上的數字不會跟著變。做拿鐵的步驟裡有一步是「先做一份濃縮咖啡」，濃縮咖啡有自己的食譜卡，店員就再撕一張便條疊在拿鐵那張上面，做完濃縮、丟掉那張，再回到拿鐵的便條繼續。

這個比喻有三個地方和 Python 不一樣，後面的播放器會讓你親眼看到。第一，店員是把杯數「抄」到便條上，Python 的參數卻不是抄一份：它是把名字標籤貼到傳進來的同一個物件上（第 2 課說過，變數是貼在資料上的標籤）。數字和字串不能修改，所以看不出差別；傳的是串列時，函式裡就地修改，外面就會看到，就像客人自帶的環保杯，店員在杯裡加了東西，客人拿回去的就是那個杯子。第二，便條揉掉不代表上面的東西全部消失：回傳出去的那個物件，只要外面有名字貼著，就會留下來。第三，print() 比較像店員在吧台喊一聲「拿鐵好了」，聲音傳到輸出畫面，卻沒有把任何東西交到櫃台；真正交出結果的只有 return。

🎮 互動實驗室一：呼叫框打開、又被拿掉

這是上面那張執行順序圖的程式，Python 3.13 真的執行一次、逐步記錄下來的結果。按「下一步」，綠色箭頭是下一個要執行的行，黃色是剛執行完的行。右下方的記憶體圖分成兩欄：左邊是名字，一個方框就是一個呼叫框；右邊是物件。請特別盯著左欄：呼叫函式時，「全域」底下會多出一個新的框，函式結束時，它又整個不見。停在 🤔 的地方，先猜再按下一步。

🎮 互動實驗室二：同一個名字，不同的呼叫框

右上角的選單有三段程式，每段各示範一個新手最常誤會的地方：函式裡外都有一個叫 total 的名字、只用 print 沒有 return 的函式、把串列傳進函式。每段都先猜再看，記憶體圖會告訴你每個名字到底貼在哪裡。

🎮 互動實驗室三：猜猜印出什麼

12 張卡片，每張是一小段用到函式的程式。先自己在腦中「逐行執行」：哪幾行會被執行、每次呼叫開了什麼框、名字貼在哪裡，再選出輸出畫面會出現什麼。選完會看到解析，答案都是用 Python 3.13 實際執行的結果。輸出有好幾行時，選項裡用 ⏎ 表示換行。

📘 原理補完

1. 正式名稱一次對照

看官方文件或別人的教學時，會碰到下面這些名詞。左邊兩欄是正式說法，右邊兩欄對應到這一課的程式和播放器畫面。

參數和引數常被混著講，意思通常也聽得懂；真正要記的是方向：引數是「從外面傳進去的值」，參數是「函式裡用來接它的名字」。呼叫時，Python 依照位置一對一配對，第一個引數貼給第一個參數，第二個貼給第二個，數量對不上就會出錯（後面第 7 小節有錯誤訊息）。

2. 呼叫框的一生

每次呼叫函式，Python 都做同樣幾件事：先把呼叫它的那一行暫停在半路（等號右邊還沒算完，所以左邊的名字還不會出現）；開一個新的呼叫框；把每個參數貼到對應的引數物件上；然後從函式本體第一行開始執行。執行到 return，就把後面那個值當成回傳值交出去，拿掉整個呼叫框，回到剛才暫停的那一行繼續，回傳值就像那一行「算出來的結果」。如果函式一路執行到最後一行都沒有碰到 return，效果等於最後寫了 return None。

return 還有一個作用：它會立刻結束函式。寫在 return 後面、同一層縮排的程式永遠不會執行。函式裡也可以有好幾個 return，例如放在 if 和 else 裡（第 7 課），執行到哪一個就在哪裡結束；但如果某條路線走完都沒碰到 return，那條路線就會回傳 None，這是很常見的漏洞。

3. return 與 print 不是同一件事

剛開始最容易混淆的是：函式裡 print 了一個數字，畫面上看得到，感覺函式「給出了答案」。可是 print 只是把文字送到輸出畫面，給人看的；return 才是把物件交回給程式，讓等號左邊的名字貼上、或拿去繼續計算。實驗室二第二段就是這個對照。

實務上的習慣是：計算用的函式負責 return，印不印由呼叫的人決定。這樣同一個函式可以拿去算總和、存進串列、交給另一個函式，用途比「只會印」的函式多得多。

4. 區域變數與全域變數

在函式裡用等號指派一個名字（total = …），這個名字就會建立在目前這個呼叫框裡，成為區域變數，不管全域有沒有同名的東西。所以實驗室二第一段裡，函式裡的 total 和外面的 total 是兩張貼在不同框裡的標籤，改其中一張完全不影響另一張；參數也是區域變數，函式結束就跟著呼叫框一起消失。這正是函式好用的原因：寫函式的人可以放心取名字，不必擔心和程式其他地方撞名。

反過來，函式裡如果只是「讀」一個自己框裡沒有的名字，Python 會往外到全域去找，所以函式讀得到全域變數。麻煩出在「同一個函式裡，先讀、又指派同一個名字」：只要函式裡有任何一行對 count 指派，Python 就把整個函式裡的 count 都當成區域變數，讀的時候區域的 count 還沒貼上任何東西，就會出現下面的錯誤。

count = 0
def add_one():
    count = count + 1
add_one()

Traceback (most recent call last):
  File "/tmp/b0_func/main.py", line 4, in <module>
    add_one()
    ~~~~~~~^^
  File "/tmp/b0_func/main.py", line 3, in add_one
    count = count + 1
            ^^^^^
UnboundLocalError: cannot access local variable 'count' where it is not associated with a value

Python 有 global 關鍵字可以讓函式改全域變數，但初學階段建議換個寫法：把需要的值當參數傳進去，把新的值 return 出來，由呼叫的人自己貼回去，例如 count = add_one(count)。資料怎麼進出函式，看參數和 return 就一清二楚。

5. 函式呼叫函式：呼叫框疊起來

函式本體裡可以再呼叫別的函式。這時原本的函式不會結束，而是暫停在呼叫的那一行，新的呼叫框疊在它上面；新的函式 return 之後，它的框拿掉，原本的函式從暫停的地方繼續。這一疊框叫呼叫堆疊（call stack），永遠只有最新開的那一框在執行，其他框都在等。第 10 課讀錯誤訊息時，Traceback 列出的就是出錯當下這一疊框。

下面這段程式還用到預設參數（default parameter）：def tax(amount, rate=0.05) 的意思是，呼叫時沒傳第二個引數，rate 就貼到 0.05；有傳就用傳進來的值，例如 tax(1000, 0.1) 會得到 100。有預設值的參數要寫在沒有預設值的參數後面。也可以在呼叫時寫明名字，例如 tax(1000, rate=0.1)，這叫關鍵字引數（keyword argument），參數一多時比較不容易傳錯位置。

6. 把串列傳進函式

參數是貼到傳進來的同一個物件上（第 2 課的標籤），這件事在傳數字、字串時看不出影響，因為它們不能被修改。傳的是串列或字典時就不一樣了：函式裡對參數做就地修改（append、cart[0] = …），改的就是外面那一個物件，函式結束後外面看得到，這和第 5 課 b = a 之後改 a、b 也跟著變是同一件事。但函式裡如果寫 cart = []，那是把區域的標籤 cart 撕下來改貼到新的串列，外面的名字不受影響。

這個行為有時是你要的（例如「把訂單加進購物車」），有時是意外（你只想讀資料，卻不小心改到呼叫者的串列）。寫函式時如果會修改傳進來的串列，最好在函式名稱或註解裡講清楚；不想影響外面，就在函式開頭先複製一份（第 5 課的 copy()）。

7. 常見錯誤與錯誤訊息的長相

下面每一段都是用 Python 3.13 實際執行的畫面（舊版本的外觀可能略有不同；File 後面的路徑是這支檔案在電腦上的位置，你的電腦會顯示自己的資料夾）。先看最後一行：冒號前是錯誤類型，冒號後是說明。第 10 課會完整教怎麼讀。

少傳了引數。函式有兩個參數，呼叫時只給一個，Python 會告訴你缺的是哪一個參數：

def total_price(price, qty):
    return price * qty
print(total_price(120))

Traceback (most recent call last):
  File "/tmp/b0_func/main.py", line 3, in <module>
    print(total_price(120))
          ~~~~~~~~~~~^^^^^
TypeError: total_price() missing 1 required positional argument: 'qty'

多傳了引數。「takes 2 positional arguments but 3 were given」是「需要 2 個，卻給了 3 個」：

def total_price(price, qty):
    return price * qty
print(total_price(120, 2, 3))

Traceback (most recent call last):
  File "/tmp/b0_func/main.py", line 3, in <module>
    print(total_price(120, 2, 3))
          ~~~~~~~~~~~^^^^^^^^^^^
TypeError: total_price() takes 2 positional arguments but 3 were given

拿 None 去運算。函式只有 print 沒有 return，回傳的 None 不能加 1。注意第一行的 10 是函式自己印的，錯誤發生在它結束之後：

def show_double(n):
    print(n * 2)
answer = show_double(5) + 1

10
Traceback (most recent call last):
  File "/tmp/b0_func/main.py", line 3, in <module>
    answer = show_double(5) + 1
             ~~~~~~~~~~~~~~~^~~
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'NoneType' and 'int'

在函式外面用區域變數。subtotal 只存在呼叫框裡，函式結束就不見了，外面要用結果，請接住回傳值：

def total_price(price, qty):
    subtotal = price * qty
    return subtotal
total_price(120, 2)
print(subtotal)

Traceback (most recent call last):
  File "/tmp/b0_func/main.py", line 5, in <module>
    print(subtotal)
          ^^^^^^^^
NameError: name 'subtotal' is not defined

還有兩個「不會出現錯誤訊息」的錯：一是在 def 之前就呼叫函式（那時名字還沒貼上，會得到 NameError，自我檢測有一題）；二是忘了加括號，只寫 greet 不寫 greet("小美")，這一行只是提到函式物件本身，不會執行它，畫面上什麼都不會出現，也不會有錯誤訊息。

8. 兩段完整範例

第一段把服務費規則包成函式，加上預設參數，並示範把一個函式的結果直接當另一個函式的引數：

# 晴空咖啡：計算一筆訂單的應付金額與會員點數
def final_price(price, qty, fee_rate=0.05):  # fee_rate 沒傳時用 0.05
    subtotal = price * qty                    # 區域變數，只存在這次呼叫
    fee = round(subtotal * fee_rate)          # 服務費四捨五入到整數
    return subtotal + fee                     # 把結果交回呼叫的那一行

def points(amount):
    return amount // 100                      # 每滿 100 元給 1 點（// 是整除）

pay = final_price(120, 2)                     # 240 + 12，pay 貼到 252
print("應付", pay, "元，點數", points(pay))     # 函式的結果直接當另一個函式的引數
print("外帶免服務費：", final_price(120, 2, 0))  # 第三個引數 0 取代預設的 0.05

應付 252 元，點數 2
外帶免服務費： 240

第二段把串列傳進函式：add_order 會就地修改傳進來的串列，total_of 只讀不改，裡面的 total 是區域變數，和外面的任何名字無關：

# 把訂單金額存進串列，再交給函式統計
def add_order(orders, amount):
    orders.append(amount)       # 就地修改：外面傳進來的那個串列也會變
    return len(orders)          # 回傳目前有幾筆

def total_of(orders):
    total = 0                   # 區域變數，每次呼叫都從 0 開始
    for a in orders:            # 第 8 課的 for 迴圈
        total = total + a
    return total                # 只讀不改，外面的串列不受影響

today = []                      # 全域的空串列
add_order(today, 252)           # 回傳值 1 沒有人接，就被丟掉了
n = add_order(today, 189)
print(n, "筆，合計", total_of(today))
print(today)                    # append 的結果留在外面的串列裡

2 筆，合計 441
[252, 189]

以後讀 AI 或資料分析的範例程式，幾乎每一段都是由函式組成的：資料前處理寫成 def clean(text):，模型訓練一回合寫成 def train_one_epoch(model, loader):，呼叫大型語言模型的程式也常包成 def ask(question):。看到這種程式時，先找 def 那一行看它需要哪些參數、再找 return 看它交出什麼，就能抓到這段程式在做什麼。

✅ 自我檢測

6 題原創的程式閱讀題，每題讀一小段程式、選出結果。所有答案都用 Python 3.13 實際執行確認過；輸出有好幾行時，選項裡用 ⏎ 表示換行。選完會立即顯示對錯與解析，全部作答後出現總分。目前得分：0 / 6