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深入講解Python函數中參數的使用及默認參數的陷阱

2020-01-04 17:37:57
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來源:轉載
供稿:網友
這篇文章主要介紹了Python函數中參數的使用及默認參數的陷阱,文中將函數的參數分為必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數來講,要的朋友可以參考下
 

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

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

看看結果:

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

注意: 必選參數在前,默認參數在后,否則Python的解釋器會報錯。
建議:*當函數有多個參數時,把變化大的參數放前面,變化小的參數放后面。變化小的參數就可以作為默認參數。
默認參數也有坑,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

看看調用結果:

>>> 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函數在定義的時候,默認參數L的值就被計算出來了,即[]。此時L指向[]。所以如果L中的內容改變了,下次調用引用的內容也就不再是[]了。所以要牢記一點定義默認參數必須指向不可變對象!。

可變參數
第一種方法,傳入的參數為一個list或者tuple。

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

調用方式:

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

第二種方式,直接傳入多個參數,函數內部會自動用一個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里的數據傳進去,可以這樣:

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

關鍵字參數
關鍵字參數允許你傳入0個或任意個含參數名的參數,這些關鍵字參數在函數內部自動組裝為一個dict。

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

調用示例:

>>> 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'}

參數組合
在Python中定義函數,可以用必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數,這4種參數都可以一起使用,或者只用其中某些,但是請注意,參數定義的順序必須是:必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數。
遞歸函數
基本的也沒什么可講的,和Java/C++里一樣,就是調用本身的一種。這里重點介紹一下尾遞歸優化。事實上尾遞歸和循環效果是一樣的,很顯然的一個優點那就是可以防止遞歸調用棧溢出。
定義:在函數返回的時候調用自身,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化,無論調用多少次,只占用一個棧幀,不會出現溢出的情況。
舉個簡單的例子,以階乘函數為例:

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)

默認參數陷阱
Python的函數定義提供了默認參數這個選擇,使得函數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:
函數定義:

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

調用函數的結果:

>>> 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-8def a():  print "a executed"  return []def b(x=a()):  print "id(x):", id(x)  x.append(5)  print "x:", xfor i in range(2):  print "不帶參數調用,使用默認參數"  b()  print b.__defaults__  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])for i in range(2):  print "帶參數調用,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值。
來看看輸出結果:

a executed不帶參數調用,使用默認參數id(x): 140038854650552x: [5]([5],)id(b.__defaults__[0]): 140038854650552不帶參數調用,使用默認參數id(x): 140038854650552x: [5, 5]([5, 5],)id(b.__defaults__[0]): 140038854650552帶參數調用,傳入一個listid(x): 140038854732400x: [5]([5, 5],)id(b.__defaults__[0]): 140038854650552帶參數調用,傳入一個listid(x): 140038854732472x: [5]([5, 5],)id(b.__defaults__[0]): 140038854650552

簡單分析一下輸出結果:
第1行
在定義函數b(),即執行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,所以在定義的時候會計算默認參數x的值,這個時候會調用a(),所以打印出了a executed。
第2~6行
第一次執行循環,代碼第14行調用b()沒有傳遞參數,使用默認參數,此時x=[],所以調用一次之后

print b.__defaults__

輸出結果為

 

復制代碼代碼如下:
([5],)

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

 

print b.__defaults__

輸出結果為

([5, 5],)

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

print b.__defaults__

輸出結果為

 

復制代碼代碼如下:
([5],)

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

 

print b.__defaults__

輸出結果依然為

 

復制代碼代碼如下:
([5],)

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

 

# coding=utf-8def a():  print "a executed"  return Nonedef b(x=a()):  print "id(x):", id(x)  if x is None:    x = []  x.append(5)  print "x:", xfor i in range(2):  print "不帶參數調用,使用默認參數"  b()  print b.__defaults__  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])for i in range(2):  print "帶參數調用,傳入一個list"  b(list())  print b.__defaults__  print "id(b.__defaults__[0]):", id(b.__defaults__[0])

此時的輸出結果看看是什么:

a executed不帶參數調用,使用默認參數id(x): 9568656x: [5](None,)id(b.__defaults__[0]): 9568656不帶參數調用,使用默認參數id(x): 9568656x: [5](None,)id(b.__defaults__[0]): 9568656帶參數調用,傳入一個listid(x): 140725126699632x: [5](None,)id(b.__defaults__[0]): 9568656帶參數調用,傳入一個listid(x): 140725126699704x: [5](None,)id(b.__defaults__[0]): 9568656

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