[15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope)

Transcriptie

1 [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) In de vorige leerfiche hebben we geleerd over functies. We leerden dat functies parameters hebben en dat ze return-waarden kunnen teruggeven aan het hoofdprogramma. Maar hebben we die parameters en die return-waarden eigenlijk wel nodig? Is het niet makkelijker om variabelen gewoon rechtstreeks vanuit een functie aan te passen? Kijk bijvoorbeeld naar dit programma: def verandernaam(nieuwenaam): naam = nieuwenaam # HOOFDPROGRAMMA # naam = 'Karel' print('hallo', naam) verandernaam('thomas') print('hallo', naam) In dit programma definieer ik een variabele naam die ik eerst de waarde Karel geef. Ik schrijf een begroeting op het scherm, en vervolgens verander ik de variabele naam in Thomas, via de functie verandernaam(). Daarna begroet ik opnieuw. Maar mijn programma mislukt. Dit verschijnt op het scherm: Hallo Karel Hallo Karel De functie verandernaam() heeft met andere woorden onze variabele naam niet veranderd. De schuld ligt bij de scope (of het bereik) van variabelen. Globale versus lokale variabelen Om te snappen wat er mis loopt, moeten we even bekijken hoe Python omgaat met variabelen in een programma en in functies. Op de volgende bladzijde staat een tekening die een programma voorstelt. Een programma draait in een bepaalde ruimte (in de tekening voorgesteld door een rechthoek), en in de ruimte van dat programma zijn er een aantal variabelen gedefinieerd. programavariabele1, programmavariabele2, programmavariabele3 en programmavariabele4 kunnen gelijk waar in het programma gebruikt worden. In het programma worden ook een aantal functies gedefiniëerd. Zoals je ziet op de tekening heeft de functie zijn eigen rechthoek gekregen. Een functie is een soort mini-programma, en dat mini-programma draait in zijn eigen wereldje. De variabelen die gedefinieerd zijn in een functie zijn énkel gekend in het kleine wereldje van die functie. Het zijn lokale variabelen. Python [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) versie 9/03/2015 1/6

2 De variabelen functievariabele1, functievariabele2 en functievariabele3 in de functie zijn dus énkel binnen die functie gekend. De functie heeft geen weet van wat er in het grote programma allemaal bestaat. Dus als ik binnen de functie met bv. programmavariabele3 probeer te werken, zal dit niét de programmavariabele3 uit het hoofdprogramma zijn. Hoe kunnen we dan gegevens uitwisselen tussen hoofdprogramma en functie? Op de manieren die we al geleerd hebben, en op een bijkomende manier: - waarden van variabelen uit het hoofdprogramma doorgeven aan een functie doen we via de parameters van de functie - waarden van variabelen uit de functie doorgeven aan het hoofdprogramma doen we via de returnwaarden van de functie - als bijkomende manier kunnen we een variabele in een functie eventueel als globaal definiëren. Daarmee vertellen we aan Python dat we eigenlijk de variabele uit het hoofdprogramma willen gebruiken. We keren even terug naar het programma uit het begin van deze fiche, en we voegen één regeltje toe aan de functie: def verandernaam(nieuwenaam): global naam naam = nieuwenaam Via het regeltje global naam vertellen we aan Python dat we binnen de functie met de globale versie van naam willen werken. En nu werkt ons programma wel zoals voorzien. Dus: het bereik (de scope) van een variabele is normaal gezien altijd lokaal dat wil zeggen dat de variabele enkel gekend is binnen het wereldje van de functie maar als we willen kunnen we ook werken met globale variabelen. Python [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) versie 9/03/2015 2/6

3 Dat concept kennen jullie trouwens misschien nog uit Scratch. Kijk eens naar het kadertje dat je krijgt als je een nieuwe variabele maakt in Scratch: Zie je de selectie? Voor alle sprites of Alleen voor deze sprite. - Voor alle sprites wil zeggen dat je de variabele globaal definieert, en dat alle sprites gebruik kunnen maken van dezelfde variabele. - Alleen voor deze sprite wil zeggen dat je de variabele lokaal definieert, en dat de andere sprites deze niet zullen kunnen gebruiken. Probeer globale variabelen te vermijden Het gebruik van het Python-keyword global kan een heel makkelijke manier lijken om met functies te werken in Python en om ervoor te zorgen dat je niet voortdurend met parameters en return-waarden moet werken, maar toch is overmatig gebruik ervan af te raden. We kunnen over het algemeen perfect zonder globale variabelen, als we maar een beetje nadenken over welke parameters we doorgeven en welke return-waarden we teruggeven. Een poging tot voorbeeld Hoewel we ver moeten zoeken om een béétje een goed voorbeeld van het gebruik van globale variabelen te vinden, doen we toch een poging. We willen een programma maken om een lijst met superhelden bij te houden. In de lijst met superhelden staat de gewone dagdagelijkse naam van de superheld, staat de superheldennaam van de held, en wordt er bijgehouden of ze momenteel verkleed zijn als mens of als ze verkleed zijn als superheld. Python [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) versie 9/03/2015 3/6

4 We gaan een aantal functies definiëren om gemakkelijk de superheldenlijst te kunnen beheren: - een functie om een lege lijst aan te maken (te initialiseren) - een functie om een persoon toe te voegen aan onze lijst - een functie om de superheldenidentiteit van een persoon toe te voegen aan de lijst - een functie om aan te geven dat een bepaald persoon zich verkleedt (van mens naar superheld en omgekeerd) - een functie om de lijst te tonen van de superhelden en hoe ze momenteel verkleed zijn Als we bij al die functies de superheldenlijst die we opbouwen telkens zouden moeten doorgeven als returnwaarde en als parameter, wordt het een beetje omslachtig. Dus we gaan werken met een globale superheldenlijst, die in elke functie gekend is. Zo kan ons programma er dan uit zien: Volg mee via 15_Scope.py def maaklegelijst(): superheldenlijst = dict() def voegpersoontoe(persoon, identiteit=''): # We voegen een persoon toe. # Standaard weten we niets over zijn superheldenidentiteit. superheldenlijst[persoon] = {'superheldenidentiteit': identiteit, 'issuperheld': False} def bepaalsuperheldenidentiteit(persoon, identiteit): superheldenlijst[persoon]['superheldenidentiteit'] = identiteit def verkleed(persoon): superheldenlijst[persoon]['issuperheld'] = not superheldenlijst[persoon]['issuperheld'] def toonlijst(): for persoon, kenmerken in superheldenlijst.items(): if kenmerken['superheldenidentiteit']!= '': print('-', persoon, 'is momenteel', end=' ') if kenmerken['issuperheld']: print(kenmerken['superheldenidentiteit']) else: print('zichzelf') else: # Er is geen superheldenidentiteit bekend print('-', persoon, 'heeft geen superheldenidentiteit') Python [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) versie 9/03/2015 4/6

5 # HOOFDPROGRAMMA # maaklegelijst() voegpersoontoe('peter Parker') voegpersoontoe('clark Kent', 'Superman') bepaalsuperheldenidentiteit('peter Parker', 'Spiderman') voegpersoontoe('piet Buyse') voegpersoontoe('bruce Wayne', 'Batman') verkleed('clark Kent') # word Superman verkleed('bruce Wayne') # word Batman verkleed('clark Kent') # word weer Clark Kent toonlijst() Als we het programma laten lopen krijgen we deze output: - Peter Parker is momenteel zichzelf - Clark Kent is momenteel zichzelf - Piet Buyse heeft geen superheldenidentiteit - Bruce Wayne is momenteel Batman En tot daar het beste voorbeeld dat we konden verzinnen voor het gebruik van globale variabelen. En eigenlijk is het nog altijd een slecht voorbeeld, want het geval waarvoor we hier globale variabelen gebruiken vraagt eigenlijk veel meer om het gebruik van klasses en objecten dan om het gebruik van globale variabelen. Zodra we in leerfiche [19] over klasses en objecten leren, zullen we zien dat klasses en objecten een veel betere manier zijn om dit superheldenprogramma te maken. En met klasses zullen de mogelijkheden van ons programma groter zijn. Want wat als we bv. tegelijkertijd 2 verschillende superheldenlijsten willen bijhouden? Eén met slechteriken en één met de goeie? Hoe lossen we dàt op met ons globale-variabelenprogramma? (tip: niet) Standaardwaarden voor parameters Heb je iets speciaals opgemerkt aan de functie voegpersoontoe()? Kijk eens in het hoofdprogramma: de functie wordt daar op 2 manieren aangeroepen: voegpersoontoe('peter Parker') voegpersoontoe('clark Kent', 'Superman') De eerste keer voegen we gewoon een persoon toe, met één parameter. We geven de superheldenidentiteit nog niet op we doen dat pas later in het programma met de functie bepaalsuperheldenidentiteit(). De tweede keer (als we Clark Kent toevoegen) geven we wél direct zijn superheldenidentiteit op. We gebruiken dus plots twee parameters voor dezelfde functie. Hoe kan dat zonder dat Python een foutmelding geeft? Door het gebruik van standaardwaarden voor optionele parameters. Python [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) versie 9/03/2015 5/6

6 Bekijk de definitie van de functie voegpersoontoe(): def voegpersoontoe(persoon, identiteit=''): # We voegen een persoon toe. # Standaard weten we niets over zijn superheldenidentiteit. superheldenlijst[persoon] = {'superheldenidentiteit': identiteit, 'issuperheld': False} Doordat we bij de tweede parameter direct een waarde opgeven (de lege string '') hebben we deze parameter als optioneel gemarkeerd. Ik mag dus kiezen of ik de parameter opgeef of niet. Geef ik niets op, dan wordt de opgegeven standaardwaarde gebruikt. Nog één voorbeeldje om het af te leren: def coderdojois(wat='supertof'): print('coderdojo is', wat + '!') # HOOFDPROGRAMMA # coderdojois('megabangelijk') # CoderDojo is megabangelijk! coderdojois() # CoderDojo is supertof! De eerste keer roepen we de functie coderdojois() aan mét parameter, de tweede keer zonder. Bij de aanroep zonder wordt er supertof als standaardwaarde gebruikt. Oefeningen Maak een programma waarin je een naam definieert. Roep vervolgens een functie begroet() aan (zonder parameters dus) waardoor er bv. Hallo Xander verschijnt (als de naam die je gedefinieerd hebt Xander is). Pas nu de functie aan, en zorg dat je optioneel een naam kan ingeven om te laten begroeten. Bekijk de functie toonlijst() uit het superheldenprogramma eens heel goed. Daar wordt een forlus gebruikt die je kan gebruiken in combinatie met een Python-woordenboek, om tegelijkertijd de namen van de elementen als de waarden te krijgen in je lus. Python [15] Variabelen in functies (of: een woordje over scope) versie 9/03/2015 6/6