تابع در برنامه نویسی چیست

تابع دقیقا چیست و چه فرقی با چند خط کد معمولی دارد؟

تابع چند خط کد است که یک اسم دارد. همین اسم داشتن، تفاوت را می سازد: کدی که اسم ندارد فقط جایی در فایل شماست، ولی کدی که اسم دارد می تواند از هر جای برنامه صدا زده شود و شما دیگر لازم نیست بدانید داخلش چه خبر است.

def display_name(user):
    name = user["name"].strip()
    if name == "":
        return "guest"
    return name

دو کار جدا اینجا اتفاق می افتد و تازه کارها معمولا قاطی شان می کنند. خط اول تعریف تابع است: می گوید چنین چیزی وجود دارد و کارش این است. اجرا نمی شود، فقط ثبت می شود. فراخوانی جای دیگری است، وقتی می نویسید display_name(user_a)، و تازه آن وقت این پنج خط اجرا می شوند.

پس یک تابع که تعریف شده ولی هیچ جا صدا زده نشده، هیچ کاری نمی کند و هیچ خطایی هم نمی دهد. این یکی از رایج ترین دلایل «کد من اجرا نمی شود» است، مخصوصا وقتی کسی کد را داخل تابع می گذارد و یادش می رود پایین فایل صدایش بزند.

و بهترین تعریفی که از تابع می شود داد این نیست که تکرار را کم می کند؛ این است که به یک فکر اسم می دهد. وقتی می نویسید display_name، خواننده کد شما دیگر لازم نیست چهار خط بخواند تا بفهمد چه خبر است. یک اسم خوب، چهار خط توضیح را حذف می کند و همین بیشترین چیزی است که یک تابع به شما می دهد.

پارامتر و آرگومان چه فرقی دارند؟

این دو کلمه یک چیز را از دو طرف نگاه می کنند و به همین دلیل هم قاطی می شوند. پارامتر اسمی است که موقع تعریف تابع می گذارید، یعنی همان user در خط اول نمونه بالا. آرگومان مقدار واقعی است که موقع صدا زدن می فرستید، یعنی همان user_a.

پارامتر یک جای خالی است و آرگومان چیزی که آن جای خالی را پر می کند. اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم: پارامتر مال تعریف است و همیشه یکی است، آرگومان مال هر فراخوانی است و می تواند هر بار فرق کند. تابعی که یک پارامتر دارد ممکن است در طول برنامه پنجاه بار با پنجاه آرگومان مختلف صدا زده شود.

فایده دانستن این تفکیک عملی است و نه لغوی. وقتی خطایی می بینید که می گوید تابع دو ورودی می خواست و یکی گرفت، دارد درباره تعداد آرگومان ها حرف می زند، نه درباره تعریف تابع. یعنی تعریف سالم است و اشتباه در همان خطی است که صدایش زده اید. همین یک تشخیص، محل خطا را از کل فایل به یک خط کوچک می کند.

یک عادت که کارتان را ساده می کند: پارامترها را طوری نام گذاری کنید که خودشان بگویند چه انتظاری دارند. def send(to, subject, body) بدون هیچ توضیحی خوانده می شود، ولی def send(a, b, c) شما را مجبور می کند هر بار برگردید داخل تابع را بخوانید، که دقیقا همان چیزی است که تابع قرار بود از آن خلاصتان کند.

return یعنی چه و چرا print جای آن را نمی گیرد؟

این نقطه ای است که بیشترین تعداد تازه کارها روی آن گیر می کنند، و ریشه اش یک بدفهمی ساده است: print چیزی را روی صفحه نشان می دهد، ولی return مقداری را به کسی که تابع را صدا زده تحویل می دهد. این دو اصلا یک کار نیستند.

def double(n):
    print(n * 2)

result = double(5)
print(result)

روی صفحه اول 10 چاپ می شود و بعد None. عدد ده را خود تابع چاپ کرده، ولی result خالی است، چون این تابع هیچ چیزی برنگردانده. تابعی که return ندارد، در پایتون None تحویل می دهد و در زبان های دیگر معادلش را.

def double(n):
    return n * 2

result = double(5)
print(result)

حالا هیچ چیزی داخل تابع چاپ نمی شود و result برابر ده است، یعنی چیزی که می توانید در محاسبه بعدی به کار ببرید. تفاوت عملی اش این است: تابعی که چاپ می کند وقتی دستی امتحانش می کنید درست به نظر می رسد، و همان لحظه ای می شکند که بخواهید از نتیجه اش استفاده کنید. برای همین هم این خطا معمولا دیر پیدا می شود.

یک نکته دیگر که کمتر گفته می شود: return بلافاصله تابع را تمام می کند. هر خطی که بعد از آن داخل همان تابع نوشته شده باشد اجرا نمی شود. این محدودیت نیست، ابزار است: در نمونه اول همین صفحه، return "guest" باعث می شود خط آخر اصلا سنجیده نشود. به این کار خروج زودهنگام می گویند و کد را از تو در توی شرط ها نجات می دهد.

یک بازسازی واقعی: سه بار تکرار، یک تابع

فرض کنید در سه جای برنامه همین چهار خط را نوشته اید، فقط با یک متغیر متفاوت:

name = user_a["name"].strip()
if name == "":
    name = "guest"
print(name)

name = user_b["name"].strip()
if name == "":
    name = "guest"
print(name)

روش درست بیرون کشیدن تابع سه قدم دارد و قدم دومش همان قدمی است که معمولا رد می شود. اول تکرار را پیدا کنید. دوم، و مهم تر، پیدا کنید چه چیزی بین این سه نسخه فرق می کند؛ همان چیز، پارامتر شماست. سوم، یک تابع بنویسید که آن تفاوت را ورودی بگیرد.

def display_name(user):
    name = user["name"].strip()
    if name == "":
        return "guest"
    return name

print(display_name(user_a))
print(display_name(user_b))

چیزی که واقعا به دست آمده صرفه جویی در چند خط نیست. این است که کلمه guest حالا فقط در یک جا نوشته شده. فردا که تصمیم بگیرید به جایش چیز دیگری بنویسید، یک خط عوض می کنید و کار تمام است.

و در نسخه قبلی چه اتفاقی می افتاد؟ دو تا از سه جا را عوض می کردید و سومی را نمی دیدید. برنامه هم خطایی نمی داد، فقط یک صفحه از سایت شما ماه ها کلمه قدیمی را نشان می داد و کسی متوجه نمی شد. تکرار کد به این دلیل خطرناک است، نه به این دلیل که زشت است.

چهار خط کد که ۱۸۱ بار صدا زده می شود

مثال بالا ساختگی است. این یکی نیست. کتابخانه اینفوگرافیک همین سایت یک تابع دارد که کارش فقط یک چیز است: از یک آرایه چهارزبانه، متن زبان صفحه را دربیاور، و اگر آن زبان نبود فارسی را بده.

function rgb_dg_t( $value, string $lang ): string {
    if ( is_array( $value ) ) {
        return (string) ( $value[ $lang ] ?? $value['fa'] ?? '' );
    }
    return (string) $value;
}

روزی که این درس بررسی شد، این تابع در چهار فایل کتابخانه دیاگرام ۱۸۱ بار صدا زده شده بود. هر عنوان، هر برچسب، هر یادداشت زیر هر شکلی که در بخش آموزش می بینید، از همین چهار خط رد می شود.

حالا به آن ?? 'fa' وسط خط سوم نگاه کنید. آن یک تصمیم است: اگر ترجمه یک برچسب هنوز نوشته نشده، به جای یک شکل خالی، متن فارسی نشان داده شود. این تصمیم در یک جا نوشته شده و روی ۱۸۱ نقطه اثر می گذارد. اگر فردا نظرمان عوض شود و بخواهیم به جای فارسی چیزی نشان ندهیم، یک کلمه عوض می شود.

و روی دیگر همین سکه که باید صریح گفته شود: یک اشتباه در این چهار خط هم بلافاصله ۱۸۱ جا خراب می کند. تابعی که این قدر مرکزی است، دقیقا به همین دلیل باید از کدی که صدایش می زند با دقت بیشتری خوانده شود. تمرکز، هم سود می دهد و هم ریسک، و هر دو از یک جنس اند.

چه وقت تابع ننویسیم؟ و جایی که ما عمدا کد را تکرار کردیم

قاعده «هیچ چیز را تکرار نکن» را زیاد می شنوید و مثل هر قاعده مطلقی، جایی از کار می افتد. تابعی که برای فهمیدن چهار خط کد مجبورتان کند به بالای فایل بروید و برگردید، بیشتر از آن چیزی که صرفه جویی می کند از شما وقت می گیرد.

سه نشانه که یک تابع لازم نبوده: فقط یک جا صدا زده می شود و احتمالا هم فقط همان جا صدا زده خواهد شد؛ اسمش عملا همان کد داخلش است، مثل تابعی به اسم add_one که یکی اضافه می کند؛ و برای اینکه بشود نوشتش، شش پارامتر لازم دارد. آخری مهم ترین است: تعداد زیاد پارامتر معمولا یعنی این تابع بیش از یک کار می کند. آزمون ساده اش این است که سعی کنید در یک عبارت کوتاه بگویید چه کار می کند؛ اگر مجبور شدید بگویید «و»، دو تابع دارید.

حالا نمونه عکسش، از همین سایت. دو افزونه جدا داریم و هر دو باید قیمت را به تومان با جداکننده هزارگان و رقم فارسی نشان بدهند. کد این کار در هر دو تقریبا یکی است، ولی دو تابع جداست با دو اسم متفاوت، یکی در افزونه رتبه و یکی در افزونه هاست.

این تکرار اشتباه نیست، تصمیم است. هر افزونه باید مستقل کار کند، حتی اگر آن یکی خاموش باشد. اگر یکی از تابع آن یکی استفاده می کرد، غیرفعال کردن یک افزونه صفحه های افزونه دیگر را می شکست. هزینه ای که برای این استقلال می دهیم واقعی است و پنهانش نمی کنیم: هر تغییری در نحوه نمایش قیمت باید در دو جا انجام شود و باید یادمان بماند که دو جاست. این را برای اینکه بدانید همیشه راه سومی وجود ندارد می گوییم؛ گاهی باید بین دو هزینه یکی را انتخاب کنید و بعد آن انتخاب را جایی بنویسید تا نفر بعدی فکر نکند فراموش کرده اید.