R 函数：定义、参数和返回值

定义和调用函数

R 中的函数是一个值，就像数字或字符串一样。你用 function 关键字创建它，再用 <- 把它绑定到一个名字上，和把其他任何东西存进变量的方式一样：

square <- function(x) {
  x^2
}

print(square(4))
print(square(9))

各个部分：function(x) 声明了一个名为 x 的参数，花括号里是函数体，调用 square(4) 就会在 x 设为 4 的情况下运行函数体。函数体只有一行时，花括号可以省略，square <- function(x) x^2 是同一个函数，但函数体变长之后，加上花括号更好读。

因为函数就是一个值，所以你对变量的了解全都适用：你可以重新给它赋值，把它传给另一个函数，或者把它存进列表。地道的 R 写法有一半都建立在这一点上，包括整个 apply 函数族。

返回值：最后一个表达式说了算

R 函数返回最后一个被求值的表达式所产生的值。没有必须写的 return 语句：

fahrenheit_to_celsius <- function(f) {
  (f - 32) * 5 / 9
}

print(fahrenheit_to_celsius(212))
print(fahrenheit_to_celsius(32))

return() 确实存在，作用也和你想的一样：立即停止函数，并把它的参数作为结果返回。地道的 R 代码把它留给提前退出：当某个输入让后面的工作失去意义时，在函数开头就直接返回。它常和 if-else 判断搭配使用：

safe_divide <- function(a, b) {
  if (b == 0) {
    return(NA)   # early exit: division by zero has no useful answer
  }
  a / b          # normal path: last expression, returned automatically
}

print(safe_divide(10, 2))
print(safe_divide(10, 0))

在最后一行写 return(a / b) 也没错，只是多余。把 return() 留给提前发生的退出，正常路径就交给最后一个表达式。

默认值和具名参数

参数可以带默认值，在参数列表中用 = 声明。满意默认值的调用者直接省略这个参数即可：

greet <- function(name, greeting = "Hello", punctuation = "!") {
  paste0(greeting, ", ", name, punctuation)
}

print(greet("Ada"))
print(greet("Ada", "Hi"))
print(greet(punctuation = "?", name = "Ada", greeting = "Hey"))

第三次调用展示了另一半内容：具名参数。当你在调用处写 name = "Ada" 时，位置就不再重要了：R 先按名称匹配，再按位置填充剩下的参数。由此可以得出两条实用规则：

• 必需参数放在前面，带默认值的参数放在后面，这样按位置调用依然自然。
• 在调用处，凡是从位置上看不出含义的参数都写上名字。greet("Ada", punctuation = "?") 比让读者去数逗号清楚得多。

用 ... 传递参数

特殊参数 ...（读作 “dots”）表示“任意数量的额外参数”。声明了 ... 的函数可以接受它从未列出的参数，并把它们转交给另一个函数：

shout <- function(..., punctuation = "!") {
  words <- paste(..., sep = " ")
  paste0(toupper(words), punctuation)
}

print(shout("good", "morning"))
print(shout("wait", "for", "it", punctuation = "..."))

shout() 不知道也不关心你传了多少个单词，它把它们全部交给 paste()。注意 punctuation 写在点参数之后：在 ... 之后声明的参数只能按名称设置，这正是选项类参数需要的效果。这种透传模式在 base R 中随处可见：sapply(x, round, digits = 2) 之所以能用，就是因为 sapply 通过它自己的 ... 把 digits = 2 转交给了 round。

点参数的代价是拼写错误会悄悄溜过去：把 punctuation 错拼成 punctation，它只会被吞进 ...，而不会报错。使用点参数的函数要保持简短。

匿名函数

当一个函数只用一次时，通常是作为另一个函数的参数，你可以完全不给它起名字：

nums <- c(1, 2, 3, 4)

print(sapply(nums, function(x) x^2))
print(sapply(nums, \(x) x^2))

两行做的是同一件事。function(x) x^2 是经典写法；\(x) x^2 是 R 4.1 新增的简写，其中 \ 代替了 function 这个词。两者除了打字量之外完全相同，简写并不是另一种函数。

当操作只有一行、而且只在一个调用处使用时，就用匿名函数。一旦你在两个地方粘贴了同一个匿名函数，或者它超过了一行，就给它起个名字：具名函数便于测试，本身也能说明用途。

作用域：函数能看到什么

R 使用词法作用域：当函数需要一个在自己的参数和局部赋值中找不到的变量时，它会去定义这个函数的地方所在的环境中查找，而不是调用它的地方。实际上，这意味着函数可以读取它周围脚本中的变量：

rate <- 0.1

add_tax <- function(price) {
  price * (1 + rate)   # rate is found in the surrounding script
}

print(add_tax(100))

change_inside <- function() {
  rate <- 0.5          # a new local variable - the outer rate is untouched
  rate
}

print(change_inside())
print(rate)

反过来说：函数内部的赋值永远不会泄漏出去。change_inside 内部的 rate <- 0.5 创建了一个全新的局部变量，函数返回时它就消失了；外面的 rate 打印出来仍然是 0.1。这是一项特性，函数不会意外破坏你的工作空间，但它会让以为内部赋值会保留下来的初学者感到意外。如果函数需要把结果交给外部，就把它返回，再在调用处赋值。（有一个能向外层赋值的 <<- 运算符；在你真正需要它之前，把它当作代码异味。）

一个完整的例子

下面是函数真正带来回报的模式：注意到自己在重复写同样的三行分析代码时，把它们包进一个函数，然后重复使用。比如你经常要汇总一些测量值向量：

describe <- function(x, digits = 2) {
  out <- c(
    n    = length(x),
    min  = min(x),
    mean = mean(x),
    max  = max(x)
  )
  round(out, digits)
}

print(describe(c(3.14159, 2.71828, 1.41421)))
print(describe(c(10, 20, 30, 40), digits = 0))

本页的所有内容都在这里了：一个带默认值的 digits 参数，一次用具名参数覆盖它的调用，以及一个负责返回的最后表达式（round(out, digits)）。这个函数读起来像一句话，适用于任何数值向量，当你决定加上中位数时，也只需要改一个地方。

要点总结

• name <- function(args) { body } 创建一个函数；最后一个被求值的表达式就是它的返回值。
• return() 用于提前退出，而不是用在正常的最后一行。
• 默认值在参数列表中用 = 声明；具名参数让调用处不受顺序影响，也更易读。
• ... 接受并转交任意额外参数，功能强大，但会掩盖拼写错误。
• function(x) 和 \(x) 是一回事；一次性的单行操作用匿名函数。
• 函数从定义它的地方读取变量；函数内部的赋值只留在内部。

下一篇：apply 函数族，它们接收你写的函数，并把它应用到整个向量和列表上。