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。
这实际上与默认值无关,只是当您使用可变默认值编写函数时,它通常会出现意外行为。
>>> def foo(a):
a.append(5)
print a
>>> a = [5]
>>> foo(a)
[5, 5]
>>> foo(a)
[5, 5, 5]
>>> foo(a)
[5, 5, 5, 5]
>>> foo(a)
[5, 5, 5, 5, 5]
在这段代码中看不到默认值,但您会遇到完全相同的问题。
问题是,foo正在修改从调用方传入的可变变量,而调用方并不期望这样做。如果函数的调用类似于append_5,那么这样的代码就可以了;那么调用者将调用函数以修改传入的值,并且行为是预期的。但是这样的函数不太可能采用默认参数,并且可能不会返回列表(因为调用者已经有了对该列表的引用;它刚刚传入的那个)。
您的原始foo(带有默认参数)不应该修改a,无论它是显式传入还是获得默认值。除非从上下文/名称/文档中可以清楚地看到参数应该被修改,否则代码应该保留可变参数。无论我们是否使用Python,也不管是否涉及默认参数,使用作为参数传入的可变值作为本地临时变量是一个非常糟糕的想法。
如果在计算过程中需要破坏性地操作本地临时变量,并且需要从参数值开始操作,则需要创建副本。
1) 所谓的“可变默认参数”问题通常是一个特殊的例子,表明:“所有存在此问题的函数在实际参数上也存在类似的副作用问题,”这违反了函数式编程的规则,通常是不可想象的,应该将两者结合起来。
例子:
def foo(a=[]): # the same problematic function
a.append(5)
return a
>>> somevar = [1, 2] # an example without a default parameter
>>> foo(somevar)
[1, 2, 5]
>>> somevar
[1, 2, 5] # usually expected [1, 2]
解决方案:副本一个绝对安全的解决方案是首先复制或深度复制输入对象,然后对复制进行任何操作。
def foo(a=[]):
a = a[:] # a copy
a.append(5)
return a # or everything safe by one line: "return a + [5]"
许多内置可变类型都有一个复制方法,比如some_dict.copy()或some_set.copy(),或者可以像somelist[:]或list(some_list)那样轻松复制。每个对象也可以通过copy.copy(any_object)进行复制,或者通过copy.deepcopy()进行更彻底的复制(如果可变对象是由可变对象组成的,则后者很有用)。有些对象基本上基于“文件”对象等副作用,无法通过复制进行有意义的复制。复制
类似SO问题的示例问题
class Test(object): # the original problematic class
def __init__(self, var1=[]):
self._var1 = var1
somevar = [1, 2] # an example without a default parameter
t1 = Test(somevar)
t2 = Test(somevar)
t1._var1.append([1])
print somevar # [1, 2, [1]] but usually expected [1, 2]
print t2._var1 # [1, 2, [1]] but usually expected [1, 2]
它不应该保存在该函数返回的实例的任何公共属性中。(假设实例的私有属性不应按照约定从该类或子类之外进行修改。即_var1是私有属性)
结论:输入参数对象不应就地修改(变异),也不应绑定到函数返回的对象中。(如果我们更喜欢没有副作用的编程,这是强烈建议的。请参阅Wiki中关于“副作用”的内容(前两段与本文相关)。).)
2)只有当对实际参数的副作用是必需的,但对默认参数不需要时,有用的解决方案才是def。。。(var1=无):如果var1为无:var1=[]更多。。
3) 在某些情况下,默认参数的可变行为很有用。
当我们这样做时:
def foo(a=[]):
...
…如果调用者没有传递a的值,我们将参数a分配给未命名列表。
为了简化讨论,让我们暂时为未命名列表命名。帕夫洛怎么样?
def foo(a=pavlo):
...
在任何时候,如果调用者没有告诉我们a是什么,我们就重用pavlo。
如果pavlo是可变的(可修改的),而foo最终对其进行了修改,那么在下次调用foo时我们会注意到这样的效果,而不指定a。
这就是你看到的(记住,pavlo被初始化为[]):
>>> foo()
[5]
现在,帕夫洛是[5]。
再次调用foo()将再次修改pavlo:
>>> foo()
[5, 5]
在调用foo()时指定a可确保不会触及pavlo。
>>> ivan = [1, 2, 3, 4]
>>> foo(a=ivan)
[1, 2, 3, 4, 5]
>>> ivan
[1, 2, 3, 4, 5]
所以,帕夫洛仍然是[5]。
>>> foo()
[5, 5, 5]
我将演示一种将默认列表值传递给函数的替代结构(它与字典同样适用)。
正如其他人广泛评论的那样,列表参数在定义时绑定到函数,而不是在执行时。由于列表和字典是可变的,因此对该参数的任何更改都将影响对该函数的其他调用。因此,对函数的后续调用将接收此共享列表,该列表可能已被对函数的任何其他调用更改。更糟糕的是,两个参数同时使用该函数的共享参数,而忽略了另一个参数所做的更改。
错误的方法(可能…):
def foo(list_arg=[5]):
return list_arg
a = foo()
a.append(6)
>>> a
[5, 6]
b = foo()
b.append(7)
# The value of 6 appended to variable 'a' is now part of the list held by 'b'.
>>> b
[5, 6, 7]
# Although 'a' is expecting to receive 6 (the last element it appended to the list),
# it actually receives the last element appended to the shared list.
# It thus receives the value 7 previously appended by 'b'.
>>> a.pop()
7
您可以使用id:
>>> id(a)
5347866528
>>> id(b)
5347866528
根据Brett Slatkin的《有效的Python:59种编写更好Python的具体方法》,第20项:使用None和Docstring指定动态默认参数(第48页)
在Python中实现所需结果的惯例是提供默认值None,并记录实际行为在docstring中。
此实现确保对函数的每个调用都接收默认列表或传递给函数的列表。
首选方法:
def foo(list_arg=None):
"""
:param list_arg: A list of input values.
If none provided, used a list with a default value of 5.
"""
if not list_arg:
list_arg = [5]
return list_arg
a = foo()
a.append(6)
>>> a
[5, 6]
b = foo()
b.append(7)
>>> b
[5, 7]
c = foo([10])
c.append(11)
>>> c
[10, 11]
“错误方法”可能有合法的用例,程序员希望共享默认列表参数,但这更可能是例外而不是规则。