任何人只要长时间摆弄Python,都会被以下问题所困扰(或撕成碎片):

def foo(a=[]):
    a.append(5)
    return a

Python新手希望这个没有参数的函数总是返回一个只有一个元素的列表:[5]。结果却非常不同,非常令人惊讶(对于新手来说):

>>> foo()
[5]
>>> foo()
[5, 5]
>>> foo()
[5, 5, 5]
>>> foo()
[5, 5, 5, 5]
>>> foo()

我的一位经理曾第一次接触到这个功能,并称其为语言的“戏剧性设计缺陷”。我回答说,这种行为有一个潜在的解释,如果你不了解其内部,这确实非常令人困惑和意外。然而,我无法(对自己)回答以下问题:在函数定义时而不是在函数执行时绑定默认参数的原因是什么?我怀疑有经验的行为是否有实际用途(谁真的在C中使用了静态变量,而没有滋生bug?)

编辑:

Baczek举了一个有趣的例子。连同您的大多数评论,特别是Utaal的评论,我进一步阐述了:

>>> def a():
...     print("a executed")
...     return []
... 
>>>            
>>> def b(x=a()):
...     x.append(5)
...     print(x)
... 
a executed
>>> b()
[5]
>>> b()
[5, 5]

在我看来,设计决策似乎与将参数范围放在哪里有关:放在函数内部,还是与函数“一起”?

在函数内部进行绑定意味着当函数被调用而不是被定义时,x被有效地绑定到指定的默认值,这将带来一个严重的缺陷:def行将是“混合”的,即部分绑定(函数对象)将在定义时发生,部分绑定(默认参数的赋值)将在函数调用时发生。

实际行为更加一致:当执行该行时,该行的所有内容都会得到求值,这意味着在函数定义时。


当前回答

TLDR:定义时间默认值是一致的,严格来说更具表达力。


定义函数会影响两个作用域:包含函数的定义作用域和函数所包含的执行作用域。虽然很清楚块是如何映射到作用域的,但问题是def<name>(<args=defaults>):属于:

...                           # defining scope
def name(parameter=default):  # ???
    ...                       # execution scope

def-name部分必须在定义范围内求值,毕竟我们希望name在定义范围中可用。仅在函数内部求值将使其无法访问。

由于参数是一个常量名称,所以我们可以在定义名称的同时对其进行“求值”。这还有一个优点,它生成的函数具有已知签名name(parameter=…):,而不是裸名(…):。

现在,何时评估默认值?

一致性已经表明“在定义时”:def<name>(<args=defaults>)的所有其他属性:也最好在定义时进行评估。推迟部分时间将是一个令人惊讶的选择。

这两种选择也不等同:如果在定义时计算默认值,它仍然会影响执行时间。如果在执行时计算默认值,则不会影响定义时间。选择“at definition”可以表达两种情况,而选择“at executing”只能表达一种情况:

def name(parameter=defined):  # set default at definition time
    ...

def name(parameter=default):     # delay default until execution time
    parameter = default if parameter is None else parameter
    ...

其他回答

假设您有以下代码

fruits = ("apples", "bananas", "loganberries")

def eat(food=fruits):
    ...

当我看到eat的声明时,最不令人惊讶的是,如果没有给定第一个参数,它将等于元组(“apples”、“banans”、“loganberries”)

然而,假设稍后在代码中

def some_random_function():
    global fruits
    fruits = ("blueberries", "mangos")

那么,如果默认参数是在函数执行时绑定的,而不是在函数声明时绑定的话,我会惊讶地发现(以一种非常糟糕的方式)水果已经被更改了。这将比发现上面的foo函数正在改变列表更让IMO惊讶。

真正的问题在于可变变量,所有语言在某种程度上都存在这个问题。这里有一个问题:假设在Java中我有以下代码:

StringBuffer s = new StringBuffer("Hello World!");
Map<StringBuffer,Integer> counts = new HashMap<StringBuffer,Integer>();
counts.put(s, 5);
s.append("!!!!");
System.out.println( counts.get(s) );  // does this work?

现在,我的映射是使用StringBuffer键在放置到映射中时的值,还是通过引用存储该键?不管怎样,都有人感到惊讶;或者是试图使用与放入对象的值相同的值将对象从Map中取出的人,或者是即使他们使用的键实际上与用于将其放入映射中的对象相同,但似乎无法检索对象的人(这实际上就是Python不允许将其可变内置数据类型用作字典键的原因)。

你的例子是一个很好的例子,Python新手会感到惊讶和被咬。但我认为,如果我们“修复”了这一点,那么这只会造成一种不同的情况,即它们会被咬,而且这种情况会更不直观。此外,在处理可变变量时总是如此;你总是会遇到这样的情况:根据编写的代码,某人可能会直觉地期望一种或相反的行为。

我个人喜欢Python当前的方法:在定义函数时计算默认函数参数,并且该对象始终是默认值。我想他们可以使用空列表进行特殊情况处理,但这种特殊情况会引起更大的惊讶,更不用说向后不兼容了。

Python:可变默认参数

将函数编译为函数对象时,将计算默认参数。当被该函数多次使用时,它们仍然是同一个对象。

当它们是可变的时,当它们发生突变时(例如,通过向其中添加元素),它们在连续调用时保持突变。

它们保持变异,因为它们每次都是同一个物体。

等效代码:

由于在编译和实例化函数对象时列表绑定到函数,因此:

def foo(mutable_default_argument=[]): # make a list the default argument
    """function that uses a list"""

几乎完全等同于此:

_a_list = [] # create a list in the globals

def foo(mutable_default_argument=_a_list): # make it the default argument
    """function that uses a list"""

del _a_list # remove globals name binding

集会示威

这里有一个演示-您可以验证每次引用它们时它们都是相同的对象

看到列表是在函数完成编译到函数对象之前创建的,观察到每次引用列表时id都是相同的,观察到当第二次调用使用该列表的函数时该列表保持改变,观察从源打印输出的顺序(我方便地为您编号):

示例.py

print('1. Global scope being evaluated')

def create_list():
    '''noisily create a list for usage as a kwarg'''
    l = []
    print('3. list being created and returned, id: ' + str(id(l)))
    return l

print('2. example_function about to be compiled to an object')

def example_function(default_kwarg1=create_list()):
    print('appending "a" in default default_kwarg1')
    default_kwarg1.append("a")
    print('list with id: ' + str(id(default_kwarg1)) + 
          ' - is now: ' + repr(default_kwarg1))

print('4. example_function compiled: ' + repr(example_function))


if __name__ == '__main__':
    print('5. calling example_function twice!:')
    example_function()
    example_function()

并使用python example.py运行它:

1. Global scope being evaluated
2. example_function about to be compiled to an object
3. list being created and returned, id: 140502758808032
4. example_function compiled: <function example_function at 0x7fc9590905f0>
5. calling example_function twice!:
appending "a" in default default_kwarg1
list with id: 140502758808032 - is now: ['a']
appending "a" in default default_kwarg1
list with id: 140502758808032 - is now: ['a', 'a']

这是否违反了“最少惊讶”的原则?

这种执行顺序经常让Python的新用户感到困惑。如果您了解Python执行模型,那么它将变得非常令人期待。

对Python新用户的常规说明:

但这就是为什么对新用户的通常指示是创建默认参数,如下所示:

def example_function_2(default_kwarg=None):
    if default_kwarg is None:
        default_kwarg = []

这使用None单例作为一个sentinel对象来告诉函数我们是否得到了默认值以外的参数。如果没有参数,那么我们实际上希望使用新的空列表[]作为默认值。

正如关于控制流的教程部分所说:

如果您不希望在后续调用之间共享默认值,您可以改为这样编写函数:定义f(a,L=无):如果L为无:L=[]L.附加(a)返回L

我对Python解释器的内部工作一无所知(我也不是编译器和解释器的专家),所以如果我提出任何不合理或不可能的建议,不要怪我。

假设python对象是可变的,我认为在设计默认参数时应该考虑到这一点。实例化列表时:

a = []

你希望得到一个新的列表。

为什么a=[]

def x(a=[]):

在函数定义而不是调用上实例化新列表?这就像你在问“如果用户不提供参数,那么实例化一个新列表,并将其作为调用者生成的列表使用”。我认为这是模棱两可的:

def x(a=datetime.datetime.now()):

用户,是否希望a默认为定义或执行x时对应的日期时间?在本例中,与前一例一样,我将保持与默认参数“赋值”是函数的第一条指令(函数调用时调用datetime.now())相同的行为。另一方面,如果用户想要定义时间映射,他可以写:

b = datetime.datetime.now()
def x(a=b):

我知道,我知道:这是一个结束。或者Python可以提供一个关键字来强制定义时间绑定:

def x(static a=b):

Python防御5分

简单:行为在以下意义上很简单:大多数人只会陷入一次,而不是几次。一致性:Python始终传递对象,而不是名称。显然,默认参数是函数的一部分标题(而不是函数体)。因此,应该对其进行评估在模块加载时(并且仅在模块加载时间,除非嵌套),而不是在函数调用时。有用性:正如Frederik Lundh在解释中指出的在“Python中的默认参数值”中当前行为对于高级编程非常有用。(谨慎使用。)足够的文档:在最基本的Python文档中,在教程中,这个问题被大声宣布为第节第一小节中的“重要警告”“更多关于定义函数”。警告甚至使用粗体,这很少应用于标题之外。RTF:阅读详细手册。元学习:落入陷阱实际上是一个非常有帮助的时刻(至少如果你是一个反思型学习者),因为你随后会更好地理解这一点上述“一致性”将教你很多关于Python的知识。

这不是设计缺陷。任何人被这个绊倒都是在做错事。

我认为有3种情况可能会遇到此问题:

您打算将参数修改为函数的副作用。在这种情况下,使用默认参数是没有意义的。唯一的例外是当您滥用参数列表以具有函数属性时,例如cache={},并且根本不需要使用实际参数调用函数。你打算不修改参数,但你不小心修改了它。这是一个错误,修复它。您打算修改参数以在函数内部使用,但不希望修改在函数外部可见。在这种情况下,您需要复制参数,无论它是否为默认值!Python不是一种按值调用的语言,因此它不会为您创建副本,您需要对此进行明确说明。

问题中的例子可能属于第1类或第3类。奇怪的是,它既修改了传递的列表,又返回了它;你应该选择其中之一。