“最小惊奇”与可变默认参数

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

我有时会利用这种行为来替代以下模式：

singleton = None

def use_singleton():
    global singleton

    if singleton is None:
        singleton = _make_singleton()

    return singleton.use_me()

如果singleton仅由use_singleton使用，我喜欢以下模式作为替换：

# _make_singleton() is called only once when the def is executed
def use_singleton(singleton=_make_singleton()):
    return singleton.use_me()

我用它来实例化访问外部资源的客户机类，也用来创建用于内存化的字典或列表。

由于我不认为这种模式是众所周知的，所以我确实发表了简短的评论，以防止未来的误解。

2015-02-05 21:44:51

其他回答

文件的相关部分：

执行函数定义时，从左到右计算默认参数值。这意味着在定义函数时，表达式将求值一次，并且每次调用都使用相同的“预计算”值。当默认参数是可变对象（例如列表或字典）时，这一点尤其重要：如果函数修改了对象（例如，通过将项附加到列表），则默认值实际上已被修改。这通常不是预期的。解决此问题的一种方法是使用None作为默认值，并在函数体中显式测试它，例如：def whats_on_the_telly（企鹅=无）：如果企鹅为无：企鹅=[]企鹅追加（“动物园的财产”）返回企鹅

2012-07-10 14:50:42

我有时会利用这种行为来替代以下模式：

singleton = None

def use_singleton():
    global singleton

    if singleton is None:
        singleton = _make_singleton()

    return singleton.use_me()

如果singleton仅由use_singleton使用，我喜欢以下模式作为替换：

# _make_singleton() is called only once when the def is executed
def use_singleton(singleton=_make_singleton()):
    return singleton.use_me()

我用它来实例化访问外部资源的客户机类，也用来创建用于内存化的字典或列表。

由于我不认为这种模式是众所周知的，所以我确实发表了简短的评论，以防止未来的误解。

2015-02-05 21:44:51

您可以通过替换对象（以及与范围的关系）来解决此问题：

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

丑陋，但它奏效了。

2013-01-15 11:02:03

这里的解决方案是：

使用None作为默认值（或随机数对象），并在运行时打开它以创建值；或使用lambda作为默认参数，并在try块中调用它以获得默认值（这是lambda抽象的目的）。

第二个选项很好，因为函数的用户可以传入一个可调用的，它可能已经存在（例如类型）

2012-03-20 17:22:11

如果考虑到以下因素，这种行为并不奇怪：

尝试赋值时只读类属性的行为，以及函数是对象（在公认的答案中解释得很好）。

（2）的作用已在本主题中广泛讨论。（1）很可能是令人惊讶的原因，因为这种行为在来自其他语言时并不“直观”。

（1）在Python教程中对类进行了描述。尝试将值分配给只读类属性时：

…在最内部范围之外找到的所有变量都是只读（尝试写入这样的变量只会创建一个最内部范围中的新局部变量，保留相同的命名的外部变量保持不变）。

回顾最初的示例，并考虑以上几点：

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

这里foo是一个对象，a是foo的一个属性（在foo.func_defs[0]中可用）。由于a是一个列表，因此a是可变的，因此是foo读写属性。当函数实例化时，它被初始化为签名指定的空列表，并且只要函数对象存在，它就可用于读取和写入。

在不覆盖默认值的情况下调用foo使用foo.func_defs中的默认值。在这种情况下，foo.func_descfs[0]用于函数内对象的代码范围。更改foo.func_defs[0]，它是foo对象的一部分，在执行foo中的代码之间持续存在。

现在，将其与文档中关于模拟其他语言的默认参数行为的示例进行比较，以便每次执行函数时都使用函数签名默认值：

def foo(a, L=None):
    if L is None:
        L = []
    L.append(a)
    return L

考虑到（1）和（2），可以看出为什么这会实现所需的行为：

当foo函数对象被实例化时，foo.func_defs[0]被设置为None，这是一个不可变的对象。当函数以默认值执行时（函数调用中没有为L指定参数），foo.func_defs[0]（None）在本地作用域中可用为L。当L=[]时，foo.func_defs[0]处的赋值无法成功，因为该属性是只读的。根据（1），在局部作用域中创建一个新的局部变量（也称为L），并用于函数调用的其余部分。因此，对于未来的foo调用，foo.func_defs[0]保持不变。

2012-04-24 19:43:13

“最小惊奇”与可变默认参数

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