深入講解Python函數(shù)中參數(shù)的使用及默認參數(shù)的陷阱

更新時間：2016年03月13日 14:48:14 作者：Jacman

這篇文章主要介紹了Python函數(shù)中參數(shù)的使用及默認參數(shù)的陷阱,文中將函數(shù)的參數(shù)分為必選參數(shù)、默認參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)來講,要的朋友可以參考下

C++里函數(shù)可以設(shè)置缺省參數(shù)，Java不可以，只能通過重載的方式來實現(xiàn)，python里也可以設(shè)置默認參數(shù),最大的好處就是降低函數(shù)難度，函數(shù)的定義只有一個，并且python是動態(tài)語言，在同一名稱空間里不能有想多名稱的函數(shù)，如果出現(xiàn)了，那么后出現(xiàn)的會覆蓋前面的函數(shù)。

def power(x, n=2):
  s = 1
  while n > 0:
    n = n - 1
    s = s * x
  return s

看看結(jié)果：

>>> power(5)
25
>>> power(5,3)
125

注意：必選參數(shù)在前，默認參數(shù)在后，否則Python的解釋器會報錯。
建議：*當函數(shù)有多個參數(shù)時，把變化大的參數(shù)放前面，變化小的參數(shù)放后面。變化小的參數(shù)就可以作為默認參數(shù)。
默認參數(shù)也有坑，看看下面的代碼，先定義一個list，添加一個end再返回：

def add_end(L=[]):
  L.append('END')
  return L

看看調(diào)用結(jié)果：

>>> add_end([1, 2, 3])
[1, 2, 3, 'END']
>>> add_end(['x', 'y', 'z'])
['x', 'y', 'z', 'END']
>>> add_end()
['END']
>>> add_end()
['END', 'END']
>>> add_end()
['END', 'END', 'END']

這里需要解釋一下，Python函數(shù)在定義的時候，默認參數(shù)L的值就被計算出來了，即[]。此時L指向[]。所以如果L中的內(nèi)容改變了，下次調(diào)用引用的內(nèi)容也就不再是[]了。所以要牢記一點定義默認參數(shù)必須指向不可變對象！。

可變參數(shù)
第一種方法，傳入的參數(shù)為一個list或者tuple。

def calc(numbers):
  sum = 0
  for n in numbers:
    sum = sum + n * n
  return sum

調(diào)用方式：

>>> calc([1, 2, 3])
14
>>> calc((1, 3, 5, 7))
84

第二種方式，直接傳入多個參數(shù)，函數(shù)內(nèi)部會自動用一個tuple接收。

def calc(*numbers):
  sum = 0
  for n in numbers:
    sum = sum + n * n
  return sum

調(diào)用方式：

>>> calc(1, 2)
5
>>> calc()
0

這個時候如果還想把一個list或者tuple里的數(shù)據(jù)傳進去，可以這樣：

>>> nums = [1, 2, 3]
>>> calc(*nums)
14

關(guān)鍵字參數(shù)
關(guān)鍵字參數(shù)允許你傳入0個或任意個含參數(shù)名的參數(shù)，這些關(guān)鍵字參數(shù)在函數(shù)內(nèi)部自動組裝為一個dict。

def person(name, age, **kw):
  print 'name:', name, 'age:', age, 'other:', kw

調(diào)用示例：

>>> person('Michael', 30)
name: Michael age: 30 other: {}
>>> person('Bob', 35, city='Beijing')
name: Bob age: 35 other: {'city': 'Beijing'}
>>> person('Adam', 45, gender='M', job='Engineer')
name: Adam age: 45 other: {'gender': 'M', 'job': 'Engineer'}

參數(shù)組合
在Python中定義函數(shù)，可以用必選參數(shù)、默認參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)，這4種參數(shù)都可以一起使用，或者只用其中某些，但是請注意，參數(shù)定義的順序必須是：必選參數(shù)、默認參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)。
遞歸函數(shù)
基本的也沒什么可講的，和Java/C++里一樣，就是調(diào)用本身的一種。這里重點介紹一下尾遞歸優(yōu)化。事實上尾遞歸和循環(huán)效果是一樣的，很顯然的一個優(yōu)點那就是可以防止遞歸調(diào)用棧溢出。
定義：在函數(shù)返回的時候調(diào)用自身，并且，return語句不能包含表達式。編譯器或者解釋器可以對其做優(yōu)化，無論調(diào)用多少次，只占用一個棧幀，不會出現(xiàn)溢出的情況。
舉個簡單的例子，以階乘函數(shù)為例：

def fact(n):
  if n==1:
    return 1
  return n * fact(n - 1)

如果傳入的n很大，就可能會溢出，這是由于return n * fact(n - 1)引入了乘法表達式，就不是尾遞歸了。把代碼改一下：

def fact(n):
  return fact_iter(n, 1)

def fact_iter(num, product):
  if num == 1:
    return product
  return fact_iter(num - 1, num * product)

默認參數(shù)陷阱
Python的函數(shù)定義提供了默認參數(shù)這個選擇，使得函數(shù)的定義和使用更加的靈活，但是也會帶來一些坑，例如之前的一個例子：
函數(shù)定義：

def add_end(L=[]):
  L.append('END')
  return L

調(diào)用函數(shù)的結(jié)果：

>>> add_end([1, 2, 3])
[1, 2, 3, 'END']
>>> add_end(['x', 'y', 'z'])
['x', 'y', 'z', 'END']
>>> add_end()
['END']
>>> add_end()
['END', 'END']
>>> add_end()
['END', 'END', 'END']

很明顯這個與函數(shù)的定義初衷不符，用一句話解釋就是：
Default values are computed once, then re-used.
為了深入研究這個問題，我們來看看另一個例子：

# coding=utf-8

def a():
  print "a executed"
  return []

def b(x=a()):
  print "id(x):", id(x)
  x.append(5)
  print "x:", x

for i in range(2):
  print "不帶參數(shù)調(diào)用，使用默認參數(shù)"
  b()
  print b.__defaults__
  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])

for i in range(2):
  print "帶參數(shù)調(diào)用，傳入一個list"
  b(list())
  print b.__defaults__
  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])

NOTE:稍微解釋一下，所有默認值都存儲在函數(shù)對象的__defaults__屬性中，這是一個列表，每一個元素均為一個默認參數(shù)值。
來看看輸出結(jié)果：

a executed
不帶參數(shù)調(diào)用，使用默認參數(shù)
id(x): 140038854650552
x: [5]
([5],)
id(b.__defaults__[0]): 140038854650552
不帶參數(shù)調(diào)用，使用默認參數(shù)
id(x): 140038854650552
x: [5, 5]
([5, 5],)
id(b.__defaults__[0]): 140038854650552
帶參數(shù)調(diào)用，傳入一個list
id(x): 140038854732400
x: [5]
([5, 5],)
id(b.__defaults__[0]): 140038854650552
帶參數(shù)調(diào)用，傳入一個list
id(x): 140038854732472
x: [5]
([5, 5],)
id(b.__defaults__[0]): 140038854650552

簡單分析一下輸出結(jié)果：
第1行
在定義函數(shù)b()，即執(zhí)行def語句，代碼第7行def b(x=a()):的時候，這句話使用了默認參數(shù)，所以在定義的時候會計算默認參數(shù)x的值，這個時候會調(diào)用a()，所以打印出了a executed。
第2~6行
第一次執(zhí)行循環(huán)，代碼第14行調(diào)用b()沒有傳遞參數(shù)，使用默認參數(shù)，此時x=[]，所以調(diào)用一次之后

print b.__defaults__

輸出結(jié)果為

復(fù)制代碼代碼如下:

([5],)

第7~11行
第二次循環(huán)，代碼第14行調(diào)用b()沒有傳遞參數(shù)，使用默認參數(shù)。
注意：默認參數(shù)只會計算一次，也就是說那個內(nèi)存區(qū)域就固定了，但是這個地址所指向的是一個list，內(nèi)容可以改變，此時由于上一次調(diào)用x: [5]，所以

print b.__defaults__

輸出結(jié)果為

([5, 5],)

第12~16行
第二個循環(huán)語句，第一次循環(huán)，代碼第20行傳入一個空的list,所以不使用默認參數(shù)，此時x=[]，所以

print b.__defaults__

輸出結(jié)果為

復(fù)制代碼代碼如下:

([5],)

第18~21行
第二個循環(huán)語句，第二次循環(huán)，代碼第20行傳入一個空的list,所以也不使用默認參數(shù)，此時仍然是x=[]，所以

print b.__defaults__

輸出結(jié)果依然為

復(fù)制代碼代碼如下:

([5],)

函數(shù)也是對象，因此定義的時候就被執(zhí)行，默認參數(shù)是函數(shù)的屬性，它的值可能會隨著函數(shù)被調(diào)用而改變。其他對象不都是如此嗎？
牢記: 默認參數(shù)必須指向不變對象！代碼改一下如下：

# coding=utf-8

def a():
  print "a executed"
  return None

def b(x=a()):
  print "id(x):", id(x)
  if x is None:
    x = []
  x.append(5)
  print "x:", x

for i in range(2):
  print "不帶參數(shù)調(diào)用，使用默認參數(shù)"
  b()
  print b.__defaults__
  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])

for i in range(2):
  print "帶參數(shù)調(diào)用，傳入一個list"
  b(list())
  print b.__defaults__
  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])

此時的輸出結(jié)果看看是什么：

a executed
不帶參數(shù)調(diào)用，使用默認參數(shù)
id(x): 9568656
x: [5]
(None,)
id(b.__defaults__[0]): 9568656
不帶參數(shù)調(diào)用，使用默認參數(shù)
id(x): 9568656
x: [5]
(None,)
id(b.__defaults__[0]): 9568656
帶參數(shù)調(diào)用，傳入一個list
id(x): 140725126699632
x: [5]
(None,)
id(b.__defaults__[0]): 9568656
帶參數(shù)調(diào)用，傳入一個list
id(x): 140725126699704
x: [5]
(None,)
id(b.__defaults__[0]): 9568656

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