廖雪峰Python3 學習筆記--函數參數(默認參數、可變參數、關鍵字參數)


1、默認參數

默認參數降低了函數調用的難度,而一旦需要更復雜的調用時,又可以傳遞更多的參數來實現。無論是簡單調用還是復雜調用,函數只需要定義一個。

有多個默認參數時,調用的時候,既可以按順序提供默認參數,比如調用enroll('Bob', 'M', 7),意思是,除了namegender這兩個參數外,最后1個參數應用在參數age上,city參數由於沒有提供,仍然使用默認值。

也可以不按順序提供部分默認參數。當不按順序提供部分默認參數時,需要把參數名寫上。比如調用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin'),意思是,city參數用傳進去的值,其他默認參數繼續使用默認值。

默認參數很有用,但使用不當,也會掉坑里。默認參數有個最大的坑,演示如下:

先定義一個函數,傳入一個list,添加一個END再返回:

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

當你正常調用時,結果似乎不錯:

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

當你使用默認參數調用時,一開始結果也是對的:

>>> add_end() ['END'] 

但是,再次調用add_end()時,結果就不對了

>>> add_end() ['END', 'END'] >>> add_end() ['END', 'END', 'END'] 

很多初學者很疑惑,默認參數是[],但是函數似乎每次都“記住了”上次添加了'END'后的list。

原因解釋如下:

Python函數在定義的時候,默認參數L的值就被計算出來了,即[],因為默認參數L也是一個變量,它指向對象[],每次調用該函數,如果改變了L的內容,則下次調用時,默認參數的內容就變了,不再是函數定義時的[]了。

所以,定義默認參數要牢記一點:默認參數必須指向不變對象!

要修改上面的例子,我們可以用None這個不變對象來實現:

def add_end(L=None): if L is None: L = [] L.append('END') return L 

現在,無論調用多少次,都不會有問題:

>>> add_end() ['END'] >>> add_end() ['END'] 

為什么要設計strNone這樣的不變對象呢?因為不變對象一旦創建,對象內部的數據就不能修改,這樣就減少了由於修改數據導致的錯誤。此外,由於對象不變,多任務環境下同時讀取對象不需要加鎖,同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程序時,如果可以設計一個不變對象,那就盡量設計成不變對象。

2、可變參數

在Python函數中,還可以定義可變參數。顧名思義,可變參數就是傳入的參數個數是可變的,可以是1個、2個到任意個,還可以是0個。

我們以數學題為例子,給定一組數字a,b,c……,請計算a2 + b2 + c2 + ……。

要定義出這個函數,我們必須確定輸入的參數。由於參數個數不確定,我們首先想到可以把a,b,c……作為一個list或tuple傳進來,這樣,函數可以定義如下:

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

但是調用的時候,需要先組裝出一個list或tuple:

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

如果利用可變參數,調用函數的方式可以簡化成這樣:

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

所以,我們把函數的參數改為可變參數:

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

定義可變參數和定義一個list或tuple參數相比,僅僅在參數前面加了一個*。在函數內部,參數numbers接收到的是一個tuple,因此,函數代碼完全不變。但是,調用該函數時,可以傳入任意個參數,包括0個參數

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

如果已經有一個list或者tuple,要調用一個可變參數怎么辦?可以這樣做:

>>> nums = [1, 2, 3] >>> calc(nums[0], nums[1], nums[2]) 14 

這種寫法當然是可行的,問題是太繁瑣,所以Python允許你在list或tuple前面加一個*號,把list或tuple的元素變成可變參數傳進去

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

*nums表示把nums這個list的所有元素作為可變參數傳進去。這種寫法相當有用,而且很常見。

3、關鍵字參數

可變參數允許你傳入0個或任意個參數,這些可變參數在函數調用時自動組裝為一個tuple。而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。請看示例:

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

函數person除了必選參數nameage外,還接受關鍵字參數kw在調用該函數時,可以只傳入必選參數

>>> person('Michael', 30) name: Michael age: 30 other: {} 

也可以傳入任意個數的關鍵字參數

>>> 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'} 

關鍵字參數有什么用?它可以擴展函數的功能。比如,在person函數里,我們保證能接收到nameage這兩個參數,但是,如果調用者願意提供更多的參數,我們也能收到。試想你正在做一個用戶注冊的功能,除了用戶名和年齡是必填項外,其他都是可選項,利用關鍵字參數來定義這個函數就能滿足注冊的需求。

和可變參數類似,也可以先組裝出一個dict,然后,把該dict轉換為關鍵字參數傳進去:

>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'} >>> person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['job']) name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'} 

當然,上面復雜的調用可以用簡化的寫法:

>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'} >>> person('Jack', 24, **extra) name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'} 

**extra表示把extra這個dict的所有key-value用關鍵字參數傳入到函數的**kw參數,kw將獲得一個dict,注意kw獲得的dict是extra的一份拷貝,對kw的改動不會影響到函數外的extra

4、命名關鍵字參數

對於關鍵字參數,函數的調用者可以傳入任意不受限制的關鍵字參數。至於到底傳入了哪些,就需要在函數內部通過kw檢查。

仍以person()函數為例,我們希望檢查是否有cityjob參數:

def person(name, age, **kw): if 'city' in kw: # 有city參數 pass if 'job' in kw: # 有job參數 pass print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw) 

但是調用者仍可以傳入不受限制的關鍵字參數:

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', addr='Chaoyang', zipcode=123456) 

如果要限制關鍵字參數的名字,就可以用命名關鍵字參數,例如,只接收cityjob作為關鍵字參數。這種方式定義的函數如下:

def person(name, age, *, city, job): print(name, age, city, job) 

和關鍵字參數**kw不同,命名關鍵字參數需要一個特殊分隔符**后面的參數被視為命名關鍵字參數。

調用方式如下:

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer') Jack 24 Beijing Engineer 

如果函數定義中已經有了一個可變參數,后面跟着的命名關鍵字參數就不再需要一個特殊分隔符*了:

def person(name, age, *args, city, job): print(name, age, args, city, job) 

命名關鍵字參數必須傳入參數名,這和位置參數不同。如果沒有傳入參數名,調用將報錯

>>> person('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: person() takes 2 positional arguments but 4 were given 

由於調用時缺少參數名cityjob,Python解釋器把這4個參數均視為位置參數,但person()函數僅接受2個位置參數。

命名關鍵字參數可以有缺省值,從而簡化調用

def person(name, age, *, city='Beijing', job): print(name, age, city, job) 

由於命名關鍵字參數city具有默認值,調用時,可不傳入city參數:

>>> person('Jack', 24, job='Engineer') Jack 24 Beijing Engineer 

使用命名關鍵字參數時,要特別注意,如果沒有可變參數,就必須加一個*作為特殊分隔符。如果缺少*,Python解釋器將無法識別位置參數和命名關鍵字參數:

def person(name, age, city, job): # 缺少 *,city和job被視為位置參數 pass 

5、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、關鍵字參數和命名關鍵字參數,這5種參數都可以組合使用。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、命名關鍵字參數和關鍵字參數。

比如定義一個函數,包含上述若干種參數:

def f1(a, b, c=0, *args, **kw): print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw) def f2(a, b, c=0, *, d, **kw): print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw) 

在函數調用的時候,Python解釋器自動按照參數位置和參數名把對應的參數傳進去。

>>> f1(1, 2) a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {} >>> f1(1, 2, c=3) a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {} >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b') a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {} >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99) a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99} >>> f2(1, 2, d=99, ext=None) a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None} 

最神奇的是通過一個tuple和dict,你也可以調用上述函數:

>>> args = (1, 2, 3, 4) >>> kw = {'d': 99, 'x': '#'} >>> f1(*args, **kw) a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'} >>> args = (1, 2, 3) >>> kw = {'d': 88, 'x': '#'} >>> f2(*args, **kw) a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'} 

所以,對於任意函數,都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調用它,無論它的參數是如何定義的。

小結

Python的函數具有非常靈活的參數形態,既可以實現簡單的調用,又可以傳入非常復雜的參數。

默認參數一定要用不可變對象,如果是可變對象,程序運行時會有邏輯錯誤!

要注意定義可變參數和關鍵字參數的語法:

*args是可變參數,args接收的是一個tuple;

**kw是關鍵字參數,kw接收的是一個dict。

以及調用函數時如何傳入可變參數和關鍵字參數的語法:

可變參數既可以直接傳入:func(1, 2, 3),又可以先組裝list或tuple,再通過*args傳入:func(*(1, 2, 3))

關鍵字參數既可以直接傳入:func(a=1, b=2),又可以先組裝dict,再通過**kw傳入:func(**{'a': 1, 'b': 2})

使用*args**kw是Python的習慣寫法,當然也可以用其他參數名,但最好使用習慣用法。

命名的關鍵字參數是為了限制調用者可以傳入的參數名,同時可以提供默認值。

定義命名的關鍵字參數在沒有可變參數的情況下不要忘了寫分隔符*,否則定義的將是位置參數。


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