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

这是一种性能优化。由于此功能,您认为这两个函数调用中哪一个更快?

def print_tuple(some_tuple=(1,2,3)):
    print some_tuple

print_tuple()        #1
print_tuple((1,2,3)) #2

我会给你一个提示。这是拆卸(参见http://docs.python.org/library/dis.html):

#1

0 LOAD_GLOBAL              0 (print_tuple)
3 CALL_FUNCTION            0
6 POP_TOP
7 LOAD_CONST               0 (None)
10 RETURN_VALUE

#2

 0 LOAD_GLOBAL              0 (print_tuple)
 3 LOAD_CONST               4 ((1, 2, 3))
 6 CALL_FUNCTION            1
 9 POP_TOP
10 LOAD_CONST               0 (None)
13 RETURN_VALUE

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?)

正如您所看到的,使用不可变的默认参数会带来性能上的好处。如果它是一个频繁调用的函数,或者默认参数需要很长时间才能构造,那么这可能会有所不同。此外,请记住Python不是C。在C中,您可以使用非常免费的常量。在Python中,你没有这个好处。

其他回答

这是一种性能优化。由于此功能,您认为这两个函数调用中哪一个更快?

def print_tuple(some_tuple=(1,2,3)):
    print some_tuple

print_tuple()        #1
print_tuple((1,2,3)) #2

我会给你一个提示。这是拆卸(参见http://docs.python.org/library/dis.html):

#1

0 LOAD_GLOBAL              0 (print_tuple)
3 CALL_FUNCTION            0
6 POP_TOP
7 LOAD_CONST               0 (None)
10 RETURN_VALUE

#2

 0 LOAD_GLOBAL              0 (print_tuple)
 3 LOAD_CONST               4 ((1, 2, 3))
 6 CALL_FUNCTION            1
 9 POP_TOP
10 LOAD_CONST               0 (None)
13 RETURN_VALUE

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?)

正如您所看到的,使用不可变的默认参数会带来性能上的好处。如果它是一个频繁调用的函数,或者默认参数需要很长时间才能构造,那么这可能会有所不同。此外,请记住Python不是C。在C中,您可以使用非常免费的常量。在Python中,你没有这个好处。

每个其他的答案都解释了为什么这实际上是一个好的和期望的行为,或者为什么你无论如何都不需要这个。我是为那些顽固的人准备的,他们想行使自己的权利,让语言服从自己的意愿,而不是相反。

我们将使用一个装饰器来“修复”这个行为,该装饰器将复制默认值,而不是为保留在默认值的每个位置参数重复使用相同的实例。

import inspect
from copy import deepcopy  # copy would fail on deep arguments like nested dicts

def sanify(function):
    def wrapper(*a, **kw):
        # store the default values
        defaults = inspect.getargspec(function).defaults # for python2
        # construct a new argument list
        new_args = []
        for i, arg in enumerate(defaults):
            # allow passing positional arguments
            if i in range(len(a)):
                new_args.append(a[i])
            else:
                # copy the value
                new_args.append(deepcopy(arg))
        return function(*new_args, **kw)
    return wrapper

现在让我们使用这个装饰器重新定义我们的函数:

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

foo() # '[5]'
foo() # '[5]' -- as desired

对于具有多个参数的函数来说,这一点尤为简洁。比较:

# the 'correct' approach
def bar(a=None, b=None, c=None):
    if a is None:
        a = []
    if b is None:
        b = []
    if c is None:
        c = []
    # finally do the actual work

with

# the nasty decorator hack
@sanify
def bar(a=[], b=[], c=[]):
    # wow, works right out of the box!

需要注意的是,如果您尝试使用关键字args,则上述解决方案会中断,如下所示:

foo(a=[4])

可以调整装饰器以允许这一点,但我们将此作为读者的练习;)

我过去认为在运行时创建对象是更好的方法。我现在不太确定,因为你确实失去了一些有用的功能,尽管这可能是值得的,无论是为了防止新手混淆。这样做的缺点是:

1.性能

def foo(arg=something_expensive_to_compute())):
    ...

如果使用了调用时求值,那么每次使用函数时都会调用代价高昂的函数,而无需参数。您要么为每次调用付出昂贵的代价,要么需要手动从外部缓存值,从而污染您的命名空间并增加冗长。

2.强制绑定参数

一个有用的技巧是在创建lambda时将lambda的参数绑定到变量的当前绑定。例如:

funcs = [ lambda i=i: i for i in range(10)]

这将返回分别返回0,1,2,3…的函数列表。如果行为发生了变化,它们会将i绑定到i的调用时间值,因此您将得到一个函数列表,所有函数都返回了9。

否则,实现这一点的唯一方法是使用i边界创建一个进一步的闭包,即:

def make_func(i): return lambda: i
funcs = [make_func(i) for i in range(10)]

3.反思

考虑代码:

def foo(a='test', b=100, c=[]):
   print a,b,c

我们可以使用inspect模块获取有关参数和默认值的信息

>>> inspect.getargspec(foo)
(['a', 'b', 'c'], None, None, ('test', 100, []))

这些信息对于文档生成、元编程、装饰器等非常有用。

现在,假设违约行为可以被改变,这相当于:

_undefined = object()  # sentinel value

def foo(a=_undefined, b=_undefined, c=_undefined)
    if a is _undefined: a='test'
    if b is _undefined: b=100
    if c is _undefined: c=[]

然而,我们已经失去了自省的能力,无法看到默认参数是什么。因为对象还没有被构造,所以我们无法在不调用函数的情况下获取它们。我们所能做的最好的方法是存储源代码并将其作为字符串返回。

实际上,这不是设计缺陷,也不是因为内部构件或性能。这仅仅是因为Python中的函数是一级对象,而不仅仅是一段代码。

只要你这样想,那么它就完全有意义了:函数是根据其定义进行求值的对象;默认参数是一种“成员数据”,因此它们的状态可能会从一个调用更改到另一个调用-与任何其他对象中的状态完全相同。

无论如何,effbot(Fredrik Lundh)在Python的默认参数值中对这种行为的原因有很好的解释。我发现它非常清楚,我真的建议阅读它来更好地了解函数对象是如何工作的。

这种行为很容易解释为:

函数(类等)声明只执行一次,创建所有默认值对象所有内容都通过引用传递

So:

def x(a=0, b=[], c=[], d=0):
    a = a + 1
    b = b + [1]
    c.append(1)
    print a, b, c

a不改变-每次赋值调用都创建新的int对象-打印新对象b不变-新数组是从默认值构建并打印的c更改-对同一对象执行操作-并打印