函数的参数(第16篇)

函数就像一个神奇的工厂,你给它提供一些原料,它会生产出你想要的产品。
你提供给它的原料就是“参数”。

Python中,给函数提供原料的方式有很多种,我们将逐个介绍。

位置参数

位置参数就是前面我们一直使用的传参方式。例如:

def add(a, b):
    return a + b

位置参数一般要求调用函数时要注意参数的位置(上面的这个add函数没有这个要求),比如你定义一个减法的函数:

def sub(a, b):
    return a - b

你传入的两个参数位置颠倒,那么得到的结果也将是错的(是正确结果的负数)。

默认参数

现实生活中很多选项是有默认值的,比如程序员的性别——大多都是男的。那么你就可以定义一个含有默认参数的函数:

def programmer(name, gendar = '男'):
    print('name:',name,'gendar:',gendar)

这样在调用 programmer函数的时候,大多数情况下只要传递一个参数就可以了:

 >>> programmer('张三')
name: 张三 gendar: 男

而对于难得一见的女程序员:

>>>  programmer('小丽', '女')
name: 张三 gendar: 女
女程序员

值得一提的是,默认参数必须指向不变对象。
例如:

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, 2, 3, 'END']
>>> add_end(['x', 'y', 'z'])
['x', 'y', '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']

因为默认参数L是一个指针,它指向了一个可变的对象:一个空的列表。当你每次传递参数时,相当于每次传进来一个新的列表,这没有关系,正常执行。但当你不给它传参,而让它使用默认参数时,L指针每次指向的都是那个默认的对象:那个空的列表。而一旦你使用默认参数调用一次add_end,这个空的列表就改变了,多了一个'END'元素,再次调用,又多了一个'END'。

所以谨记:默认参数必须指向不变对象!
所以你可以这样定义:

def add_end(L=None):
    if L is None:
        L = []
    L.append('END')
    return L

L指向None这个不变对象,这样就没有问题了。

可变参数

有时候需要传递的参数个数是不确定的,比如加法。上面我们定义的add函数只能进行两个数的加法,如果需要三个数的加法,就需要重新定义,并且函数名不能再叫add,否则会把前面定义的add函数顶替掉。那么四个数的加法呢?五个数呢……我们希望的是传递几个参数,它就给我执行几个数的加法,调用方式就像是这样:

>>> add(1,2,3,4)
10
>>> add(1,2,3,4,5)
15

这样的函数就是可变参数函数。那么怎么定义呢?很简单,只要加一个 * 号即可:

def add(*numbers):
    sum = 0
    for n in numbers:
        sum = sum + n

这样就实现了可变参数——只要在参数前面加一个 * 号。
其实加了一个 * 号以后,numbers就变成了一个元组。Python将你传进来的所有参数都打包进了一个元组中。

>>> def test(*args):
           print args
>>> test(1,2,3)
(1, 2, 3)

如果你有一个列表,想让列表里的每个元素都依次相加怎么办?
你可以使用 * 号让这个列表变成一个可变参数传递进去:

>>> num = [1,2,3]
>>> add(*num)
3

关键字参数

可变参数传进去的事实上是一个元组,如果我们需要把传进去的参数变成字典怎么办?

def person(name, age, **kw):
    print('name:', name, 'age:', 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'}

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:

>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
>>> person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['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:

>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
>>> person('Jack', 24, **extra)
name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

extra表示把extra这个dict的所有key-value用关键字参数传入到函数的kw参数,kw将获得一个dict,注意kw获得的dict是extra的一份拷贝,对kw的改动不会影响到函数外的extra。

命名关键字参数

如果要限制关键字参数的名字,就可以用命名关键字参数,例如,只接收city和job作为关键字参数。这种方式定义的函数如下:

def person(name, age, *, city, job):
    print(name, age, city, job)

和关键字参数kw不同,命名关键字参数需要一个特殊分隔符后面的参数被视为命名关键字参数。

调用方式如下:

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer

命名关键字参数必须传入参数名,这和位置参数不同。如果没有传入参数名,调用将报错:

>>> person('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: person() takes 2 positional arguments but 4 were given

由于调用时缺少参数名city和job,Python解释器把这4个参数均视为位置参数,但person()函数仅接受2个位置参数。

命名关键字参数可以有缺省值,从而简化调用:

def person(name, age, *, city='Beijing', job):
    print(name, age, city, job)

由于命名关键字参数city具有默认值,调用时,可不传入city参数:

>>> person('Jack', 24, job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer

参数组合

参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数/命名关键字参数和关键字参数。
比如定义一个函数,包含上述若干种参数:

def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
    print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)
 
def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
    print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, '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。

>>> f1(1, 2)
a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}
>>> f1(1, 2, c=3)
a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
>>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b')
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
>>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}
>>> f2(1, 2, d=99, ext=None)
a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None}

最神奇的是通过一个tuple和dict,你也可以调用上述函数:

>>> args = (1, 2, 3, 4)
>>> kw = {'d': 99, 'x': '#'}
>>> f1(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}
>>> args = (1, 2, 3)
>>> kw = {'d': 88, 'x': '#'}
>>> f2(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}

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。

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