Python中的默认参数

最近我在一段Python代码中发现了一个因为错误的使用默认参数而产生的非常恶心的bug。如果您已经知道关于默认参数的全部内容了,只是想嘲笑一下我这可笑的错误,请直接跳到本文末尾。哎,这段代码是我写的,但是我非常确定那天我被恶魔附体了。你懂的,有时候就是这样。

本文仅仅是总结一下关于Python函数的标准参数和默认参数的一些基本内容。提醒你注意你的代码中可能存在的陷阱。如果你刚开始接触Python,开始写一些函数,我真心推荐你看一下Python官方手册中关于函数的内容,链接如下:Defining Functions 以及 More on Defining Functions

简单复习一下函数

Python是一个强大的面向对象语言,它把这种编程范式推向了顶峰。但是,面向对象编程仍然需要依靠函数这一概念,你可以用它来处理数据。Python对于可调用对象有一个更宽泛的概念,即任何对象都可以被调用,调用的意思是对其应用数据。

函数在Python中是可调用对象,并且乍一看,它和其他语言中的函数有着类似的行为。它们获取一些数据,这些数据被称为参数,然后处理它们,接着返回结果(如果没有return语句则是None

参数被声明为占位符(在定义函数的时候),用以代表那些当函数调用时被实际传入的对象。在Python中你不需要声明参数的类型(例如,像你在C或Java中做的那样)因为Python哲学依赖于多态。

记住,Python的变量是引用,即实际变量的内存地址。这意味着Python的函数永远以“传址”的方式工作(这里使用了一个C/C++术语),当你调用一个函数的时候,并不是复制了一份参数的值来替换占位符,而是把占位符指向了变量本身。这导致了一个非常重要的结果:你可以在函数内部改变这个变量的值。这里有一个很好可视化讲解,关于引用机制。

引用在Python扮演着非常重要的角色,它是Python完全多态方式的骨干。关于这个非常重要的主题,请点击这个链接 查看更好的解释。

为了检查你是否理解了这门语言的这一基本特性,请跟随这段简单的代码(变量ph代表的是“占位符(placeholder)”)

如果你对这里发生的事情并不感到吃惊,那说明你已经掌握了Python中最为重要的部分之一,你可以放心的跳过下面的解释了。

print_id()函数显示,函数内部的占位符同运行时传入的变量完全一样(它们的内存地址一致)。

两个版本的alter_value()意在改变传入参数的值。正如你所看到的,第一个alter_value() 并没有像第二个alter_value()一样成功的改变变量a的值。这是为什么呢?实际上两者的行为是一样的,都是尝试修改传入的原始变量的值,但是在Python中,有些变量是不可变的(immutable),整数就在此列。另一方面,列表并不是不可变的,所以函数得以完成它的名字所保证的工作。 在这里,你可以找到关于不可变类型的更加详细的介绍 。

关于Python中的函数,还有一些要说的,但是这些是关于标准的参数的基本知识。

默认参数值

有时候你需要定义一个函数,让它接受一个参数,而且在这个参数出现或不出现时,函数有不同的行为。如果一门语言不支持这种情况,你就只有两个选择:第一种是定义两个不同的函数,决定每次调用应该选择调用哪个,第二种是 两种方法都是可行的,但是都不是最佳的。

Python和其他语言一样,支持默认参数值,即函数参数可以是调用时指定的,也可以留空,自动接受一个预定义的值。

一个关于默认值的非常简单(也很没用)的例子如下:

这个函数可以带一个参数运行(可以是None)

但是同样也可以不带参数运行,这种情况下它会接受一个函数原型中设置的默认值(本例中是None

你可以在标准库中找到更多有趣的例子,比如在open()函数中(请查看官方文档

函数原型可以证明,例如 f = open('/etc/hosts')这样的调用,通过传入默认值隐藏了很多参数 (mode, buffering, encoding, 等),并且使这个函数的典型应用案例变得非常简单易用。

正如你在内建的open()函数中看到的那样,我们可以在函数中使用标准或者默认参数,但是两者在函数中出现的次序是固定的:首先调用标准参数,然后调用默认参数。

原因是显而易见的:如果我们可以在标准参数前面放置一个默认参数,语言就无法理解,默认参数是否已经被初始化。例如,考虑下面这个函数定义

当调用函数a_rich_function(1, 2, 4, 5)时,我们传入了什么参数? 是d=4, c=5 还是c=4, e=5?因为d有一个默认的值。因此这种顺序的定义是被禁止的,如果你这样做,Python会抛出一个SyntaxError

默认参数求值

默认参数可以通过普通值或是函数调用结果来提高,但是后者这种技术需要一个特别的警示

一个普通的值是硬编码的,因此除了编译时,其他时候是不需要求值的,但是函数调用期望在运行时执行求值。所以我们可以这样写

每次我们调用log_time()时都期望它能够正确提供当前时间。悲剧的是并没有成功:默认参数在定义时求值(比如说当你首次导入模块时),调用的结果如下

如果把默认值赋给一个类的实例,结果会更加奇怪,你可以在Hitchhiker’s Guide to Python!中读到相关内容。根据。。通常的解决方法是把默认参数替换为None,并且在函数内部检查参数值。

结论

默认参数能够极大的简化API,你需要关注它唯一的“失败点”,即求值的时机。令人惊奇的是,Python最基本的内容之一,函数的参数和引用,是最大的错误源之一,有时候对于有经验的程序员也一样。我建议抽时间学习一下引用和多态。

相关阅读:

  • OOP concepts in Python 2.x – Part 2
  • Python 3 OOP Part 1 – Objects and types
  • Digging up Django class-based views – 2
  • Python Generators – From Iterators to Cooperative Multitasking – 2
  • OOP concepts in Python 2.x – Part 1

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关于作者:艾凌风

初入职场小码农;翻译组的勤务员;C/Python/在线教育/英文翻译 个人主页 · 我的文章 · 76 ·    

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