理解Python中函数的参数
定义函数的时候,我们把参数的名字和位置确定下来,函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说,只需要知道如何传递正确的参数,以及函数将返回什么样的值就够了,函数内部的复杂逻辑被封装起来,调用者无需了解。 Python的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外,还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数,使得函数定义出来的接口,不但能处理复杂的参数,还可以简化调用者的代码。 我们仍以具体的例子来说明如何定义函数的默认参数。先写一个计算x2的函数: def power(x): return x * x 当我们调用power函数时,必须传入有且仅有的一个参数x: >>> power(5) 25 >>> power(15) 225 现在,如果我们要计算x3怎么办?可以再定义一个power3函数,但是如果要计算x4、x5……怎么办?我们不可能定义无限多个函数。 你也许想到了,可以把power(x)修改为power(x,n),用来计算xn,说干就干: def power(x,n): s = 1 while n > 0: n = n - 1 s = s * x return s 对于这个修改后的power函数,可以计算任意n次方: >>> power(5,2) 25 >>> power(5,3) 125 但是,旧的调用代码失败了,原因是我们增加了一个参数,导致旧的代码无法正常调用: >>> power(5) Traceback (most recent call last): File "<stdin>",line 1,in <module> TypeError: power() takes exactly 2 arguments (1 given) 这个时候,默认参数就排上用场了。由于我们经常计算x2,所以,完全可以把第二个参数n的默认值设定为2: def power(x,n=2): s = 1 while n > 0: n = n - 1 s = s * x return s 这样,当我们调用power(5)时,相当于调用power(5,2): >>> power(5) 25 >>> power(5,2) 25 而对于n > 2的其他情况,就必须明确地传入n,比如power(5,3)。 从上面的例子可以看出,默认参数可以简化函数的调用。设置默认参数时,有几点要注意: 一是必选参数在前,默认参数在后,否则Python的解释器会报错(思考一下为什么默认参数不能放在必选参数前面); 二是如何设置默认参数。 当函数有多个参数时,把变化大的参数放前面,变化小的参数放后面。变化小的参数就可以作为默认参数。 使用默认参数有什么好处?最大的好处是能降低调用函数的难度。 举个例子,我们写个一年级小学生注册的函数,需要传入name和gender两个参数: def enroll(name,gender): print 'name:',name print 'gender:',gender 这样,调用enroll()函数只需要传入两个参数: >>> enroll('Sarah','F') name: Sarah gender: F 如果要继续传入年龄、城市等信息怎么办?这样会使得调用函数的复杂度大大增加。 我们可以把年龄和城市设为默认参数: def enroll(name,gender,age=6,city='Beijing'): print 'name:',gender print 'age:',age print 'city:',city 这样,大多数学生注册时不需要提供年龄和城市,只提供必须的两个参数: >>> enroll('Sarah','F') Student: name: Sarah gender: F age: 6 city: Beijing 只有与默认参数不符的学生才需要提供额外的信息: enroll('Bob','M',7) enroll('Adam',city='Tianjin') 可见,默认参数降低了函数调用的难度,而一旦需要更复杂的调用时,又可以传递更多的参数来实现。无论是简单调用还是复杂调用,函数只需要定义一个。 有多个默认参数时,调用的时候,既可以按顺序提供默认参数,比如调用enroll('Bob',7),意思是,除了name,gender这两个参数外,最后1个参数应用在参数age上,city参数由于没有提供,仍然使用默认值。 也可以不按顺序提供部分默认参数。当不按顺序提供部分默认参数时,需要把参数名写上。比如调用enroll('Adam',city='Tianjin'),意思是,city参数用传进去的值,其他默认参数继续使用默认值。 默认参数很有用,但使用不当,也会掉坑里。默认参数有个最大的坑,演示如下: 先定义一个函数,传入一个list,添加一个END再返回: def add_end(L=[]): L.append('END') return L 当你正常调用时,结果似乎不错: >>> add_end([1,2,3]) [1,3,'END'] >>> add_end(['x','y','z']) ['x','z','END'] 当你使用默认参数调用时,一开始结果也是对的: >>> add_end() ['END'] 但是,再次调用add_end()时,结果就不对了: >>> add_end() ['END','END'] >>> add_end() ['END','END','END'] 很多初学者很疑惑,默认参数是[],但是函数似乎每次都“记住了”上次添加了'END'后的list。 原因解释如下: Python函数在定义的时候,默认参数L的值就被计算出来了,即[],因为默认参数L也是一个变量,它指向对象[],每次调用该函数,如果改变了L的内容,则下次调用时,默认参数的内容就变了,不再是函数定义时的[]了。 所以,定义默认参数要牢记一点:默认参数必须指向不变对象! 要修改上面的例子,我们可以用None这个不变对象来实现: def add_end(L=None): if L is None: L = [] L.append('END') return L 现在,无论调用多少次,都不会有问题: >>> add_end() ['END'] >>> add_end() ['END'] 为什么要设计str、None这样的不变对象呢?因为不变对象一旦创建,对象内部的数据就不能修改,这样就减少了由于修改数据导致的错误。此外,由于对象不变,多任务环境下同时读取对象不需要加锁,同时读一点问题都没有。我们在编写程序时,如果可以设计一个不变对象,那就尽量设计成不变对象。 在Python函数中,还可以定义可变参数。顾名思义,可变参数就是传入的参数个数是可变的,可以是1个、2个到任意个,还可以是0个。 我们以数学题为例子,给定一组数字a,b,c……,请计算a2 + b2 + c2 + ……。 要定义出这个函数,我们必须确定输入的参数。由于参数个数不确定,我们首先想到可以把a,b,c……作为一个list或tuple传进来,这样,函数可以定义如下: def calc(numbers): sum = 0 for n in numbers: sum = sum + n * n return sum 但是调用的时候,需要先组装出一个list或tuple: >>> calc([1,3]) 14 >>> calc((1,5,7)) 84 如果利用可变参数,调用函数的方式可以简化成这样: >>> calc(1,3) 14 >>> calc(1,7) 84 所以,我们把函数的参数改为可变参数: def calc(*numbers): sum = 0 for n in numbers: sum = sum + n * n return sum 定义可变参数和定义list或tuple参数相比,仅仅在参数前面加了一个*号。在函数内部,参数numbers接收到的是一个tuple,因此,函数代码完全不变。但是,调用该函数时,可以传入任意个参数,包括0个参数: >>> calc(1,2) 5 >>> calc() 0 如果已经有一个list或者tuple,要调用一个可变参数怎么办?可以这样做: >>> nums = [1,3] >>> calc(nums[0],nums[1],nums[2]) 14 这种写法当然是可行的,问题是太繁琐,所以Python允许你在list或tuple前面加一个*号,把list或tuple的元素变成可变参数传进去: >>> nums = [1,3] >>> calc(*nums) 14 这种写法相当有用,而且很常见。 可变参数允许你传入0个或任意个参数,这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple。而关键字参数允许你传入0个或任意个含参数名的参数,这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict。请看示例: def person(name,age,**kw): print 'name:',name,'age:','other:',kw 函数person除了必选参数name和age外,还接受关键字参数kw。在调用该函数时,可以只传入必选参数: >>> person('Michael',30) name: Michael age: 30 other: {} 也可以传入任意个数的关键字参数: >>> 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'} 关键字参数有什么用?它可以扩展函数的功能。比如,在person函数里,我们保证能接收到name和age这两个参数,但是,如果调用者愿意提供更多的参数,我们也能收到。试想你正在做一个用户注册的功能,除了用户名和年龄是必填项外,其他都是可选项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求。 和可变参数类似,也可以先组装出一个dict,然后,把该dict转换为关键字参数传进去: >>> kw = {'city': 'Beijing','job': 'Engineer'} >>> person('Jack',24,city=kw['city'],job=kw['job']) name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing','job': 'Engineer'} 当然,上面复杂的调用可以用简化的写法: >>> kw = {'city': 'Beijing',**kw) name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing','job': 'Engineer'} 参数组合 在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数,这4种参数都可以一起使用,或者只用其中某些,但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。 比如定义一个函数,包含上述4种参数: def func(a,b,c=0,*args,**kw): print 'a =',a,'b =','c =',c,'args =',args,'kw =',kw 在函数调用的时候,Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。 >>> func(1,2) a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {} >>> func(1,c=3) a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {} >>> func(1,'a','b') a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a','b') kw = {} >>> func(1,'b',x=99) a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a','b') kw = {'x': 99} 最神奇的是通过一个tuple和dict,你也可以调用该函数: >>> args = (1,4) >>> kw = {'x': 99} >>> func(*args,**kw) a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'x': 99} 所以,对于任意函数,都可以通过类似func(*args,**kw)的形式调用它,无论它的参数是如何定义的。 Python的函数具有非常灵活的参数形态,既可以实现简单的调用,又可以传入非常复杂的参数。 默认参数一定要用不可变对象,如果是可变对象,运行会有逻辑错误! 要注意定义可变参数和关键字参数的语法:
以及调用函数时如何传入可变参数和关键字参数的语法:
使用*args和**kw是Python的习惯写法,当然也可以用其他参数名,但最好使用习惯用法。
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