Python函數(shù)的參數(shù)

函數(shù)的參數(shù)

定義函數(shù)的時候，我們把參數(shù)的名字和位置確定下來，函數(shù)的接口定義就完成了。對于函數(shù)的調(diào)用者來說，只需要知道如何傳遞正確的參數(shù)，以及函數(shù)將返回什么樣的值就夠了，函數(shù)內(nèi)部的復(fù)雜邏輯被封裝起來，調(diào)用者無需了解。

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Python的函數(shù)定義非常簡單，但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選參數(shù)外，還可以使用默認參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)，使得函數(shù)定義出來的接口，不但能處理復(fù)雜的參數(shù)，還可以簡化調(diào)用者的代碼。

位置參數(shù)

#先寫一個計算x的平方的函數(shù)：

def power(x):
    return x * x
n=int(input('請輸入想要開平方的數(shù)值：'))
print(power(n))

#對于power(x)函數(shù)，參數(shù)x就是一個位置函數(shù)。
#擋我們調(diào)用power()函數(shù)時，必須傳入有且僅有一個的參數(shù)x

>>> power(5)
25
>>> power(15)
225

#現(xiàn)在，如果要計算X的3次方怎么辦？可以再定義一個power3函數(shù)，但是如果要計算X的n次方怎么辦，我們不可能定義無限多個函數(shù)

#你也許想到了，可以把power(x)修改為power(x, n)，用來計算X的n次方

def power(x,n):
    s=1
    while n>0:
        n-=1
        s=s*x
    return s

#對于這個修改后的power(x, n)函數(shù)，可以計算任意n次方：

>>> power(5, 2)
25
>>> power(5, 3)
125

#修改后的power(x, n)函數(shù)有兩個參數(shù)：x和n，這兩個參數(shù)都是位置參數(shù)，調(diào)用函數(shù)時，傳入的兩個值按照位置順序依次賦給參數(shù)x和n。

默認參數(shù)

#新的power(x, n)函數(shù)定義沒有問題，但是，舊的調(diào)用代碼失敗了，原因是我們增加了一個參數(shù)，導(dǎo)致舊的代碼因為缺少一個參數(shù)而無法正常調(diào)用：

>>> power(5)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'

#Python的錯誤信息很明確：調(diào)用函數(shù)power()缺少了一個位置參數(shù)n。

#這個時候，默認參數(shù)就排上用場了。由于我們經(jīng)常計算x2，所以，完全可以把第二個參數(shù)n的默認值設(shè)定為2：

def power(x, n=2):
    s = 1
    while n > 0:
        n = n - 1
        s = s * x
    return s

#這樣，當我們調(diào)用power(5)時，相當于調(diào)用power(5, 2)：

>>> power(5)
25
>>> power(5, 2)
25

#而對于n > 2的其他情況，就必須明確地傳入n，比如power(5, 3)。

#從上面的例子可以看出，默認參數(shù)可以簡化函數(shù)的調(diào)用。設(shè)置默認參數(shù)時，有幾點要注意：

#一是必選參數(shù)在前，默認參數(shù)在后，否則Python的解釋器會報錯（思考一下為什么默認參數(shù)不能放在必選參數(shù)前面）；

#二是如何設(shè)置默認參數(shù)。

#當函數(shù)有多個參數(shù)時，把變化大的參數(shù)放前面，變化小的參數(shù)放后面。變化小的參數(shù)就可以作為默認參數(shù)。

#使用默認參數(shù)有什么好處？最大的好處是能降低調(diào)用函數(shù)的難度。

#舉個例子，我們寫個一年級小學生注冊的函數(shù)，需要傳入name和gender兩個參數(shù)：

def enroll(name, gender):
    print('name:', name)
    print('gender:', gender)

#這樣，調(diào)用enroll()函數(shù)只需要傳入兩個參數(shù)：

>>> enroll('Sarah', 'F')
name: Sarah
gender: F

#如果要繼續(xù)傳入年齡、城市等信息怎么辦？這樣會使得調(diào)用函數(shù)的復(fù)雜度大大增加。

#我們可以把年齡和城市設(shè)為默認參數(shù)：

def enroll(name, gender, age=6, city='Beijing'):
    print('name:', name)
    print('gender:', gender)
    print('age:', age)
    print('city:', city)

#這樣，大多數(shù)學生注冊時不需要提供年齡和城市，只提供必須的兩個參數(shù)：

>>> enroll('Sarah', 'F')
name: Sarah
gender: F
age: 6
city: Beijing

#只有與默認參數(shù)不符的學生才需要提供額外的信息：

enroll('Bob', 'M', 7)
enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')

#可見，默認參數(shù)降低了函數(shù)調(diào)用的難度，而一旦需要更復(fù)雜的調(diào)用時，又可以傳遞更多的參數(shù)來實現(xiàn)。無論是簡單調(diào)用還是復(fù)雜調(diào)用，函數(shù)只需要定義一個。

#有多個默認參數(shù)時，調(diào)用的時候，既可以按順序提供默認參數(shù)，比如調(diào)用enroll('Bob', 'M', 7)，意思是，除了name，gender這兩個參數(shù)外，最后1個參數(shù)應(yīng)用在參數(shù)age上，city參數(shù)由于沒有提供，仍然使用默認值。

#也可以不按順序提供部分默認參數(shù)。當不按順序提供部分默認參數(shù)時，需要把參數(shù)名寫上。比如調(diào)用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')，意思是，city參數(shù)用傳進去的值，其他默認參數(shù)繼續(xù)使用默認值。

#默認參數(shù)很有用，但使用不當，也會掉坑里。默認參數(shù)有個最大的坑，演示如下：

#先定義一個函數(shù)，傳入一個list，添加一個END再返回：

def add_end(L=[]):
    L.append('END')
    return L

#當你正常調(diào)用時，結(jié)果似乎不錯：

>>> add_end([1, 2, 3])
[1, 2, 3, 'END']
>>> add_end(['x', 'y', 'z'])
['x', 'y', 'z', 'END']

#當你使用默認參數(shù)調(diào)用時，一開始結(jié)果也是對的：

>>> add_end()
['END']

#但是，再次調(diào)用add_end()時，結(jié)果就不對了：

>>> add_end()
['END', 'END']
>>> add_end()
['END', 'END', 'END']

#很多初學者很疑惑，默認參數(shù)是[]，但是函數(shù)似乎每次都“記住了”上次添加了'END'后的list。

#原因解釋如下：

#Python函數(shù)在定義的時候，默認參數(shù)L的值就被計算出來了，即[]，因為默認參數(shù)L也是一個變量，它指向?qū)ο骩]，每次調(diào)用該函數(shù)，如果改變了L的內(nèi)容，則下次調(diào)用時，默認參數(shù)的內(nèi)容就變了，不再是函數(shù)定義時的[]了。

#定義默認參數(shù)要牢記一點：默認參數(shù)必須指向不變對象！
#要修改上面的例子，我們可以用None這個不變對象來實現(xiàn)：

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

#現(xiàn)在，無論調(diào)用多少次，都不會有問題：

>>> add_end()
['END']
>>> add_end()
['END']

#為什么要設(shè)計str、None這樣的不變對象呢？因為不變對象一旦創(chuàng)建，對象內(nèi)部的數(shù)據(jù)就不能修改，這樣就減少了由于修改數(shù)據(jù)導(dǎo)致的錯誤。此外，由于對象不變，多任務(wù)環(huán)境下同時讀取對象不需要加鎖，同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程序時，如果可以設(shè)計一個不變對象，那就盡量設(shè)計成不變對象。

可變參數(shù)

#在Python函數(shù)中，還可以定義可變參數(shù)。顧名思義，可變參數(shù)就是傳入的參數(shù)個數(shù)是可變的，可以是1個、2個到任意個，還可以是0個。

#我們以數(shù)學題為例子，給定一組數(shù)字a，b，c……，請計算a2 + b2 + c2 + ……。

#要定義出這個函數(shù)，我們必須確定輸入的參數(shù)。由于參數(shù)個數(shù)不確定，我們首先想到可以把a，b，c……作為一個list或tuple傳進來，這樣，函數(shù)可以定義如下：

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

#但是調(diào)用的時候，需要先組裝出一個list或tuple：

>>> calc([1, 2, 3])
14
>>> calc((1, 3, 5, 7))
84

#如果利用可變參數(shù)，調(diào)用函數(shù)的方式可以簡化成這樣：

>>> calc(1, 2, 3)
14
>>> calc(1, 3, 5, 7)
84

#所以，我們把函數(shù)的參數(shù)改為可變參數(shù)：

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

#定義可變參數(shù)和定義一個list或tuple參數(shù)相比，僅僅在參數(shù)前面加了一個*號。在函數(shù)內(nèi)部，參數(shù)numbers接收到的是一個tuple，因此，函數(shù)代碼完全不變。但是，調(diào)用該函數(shù)時，可以傳入任意個參數(shù)，包括0個參數(shù)：

>>> calc(1, 2)
5
>>> calc()
0

#如果已經(jīng)有一個list或者tuple，要調(diào)用一個可變參數(shù)怎么辦？可以這樣做：

>>> nums = [1, 2, 3]
>>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])
14

#這種寫法當然是可行的，問題是太繁瑣，所以Python允許你在list或tuple前面加一個*號，把list或tuple的元素變成可變參數(shù)傳進去：

>>> nums = [1, 2, 3]
>>> calc(*nums)
14

*nums表示把nums這個list的所有元素作為可變參數(shù)傳進去。這種寫法相當有用，而且很常見。

關(guān)鍵字參數(shù)

#可變參數(shù)允許你傳入0個或任意個參數(shù)，這些可變參數(shù)在函數(shù)調(diào)用時自動組裝為一個tuple。而關(guān)鍵字參數(shù)允許你傳入0個或任意個含參數(shù)名的參數(shù)，這些關(guān)鍵字參數(shù)在函數(shù)內(nèi)部自動組裝為一個dict。請看示例：

def person(name, age, **kw):
print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
#函數(shù)person除了必選參數(shù)name和age外，還接受關(guān)鍵字參數(shù)kw。在調(diào)用該函數(shù)時，可以只傳入必選參數(shù)：

>>> person('Michael', 30)
name: Michael age: 30 other: {}

#也可以傳入任意個數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> 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'}

#關(guān)鍵字參數(shù)有什么用？它可以擴展函數(shù)的功能。比如，在person函數(shù)里，我們保證能接收到name和age這兩個參數(shù)，但是，如果調(diào)用者愿意提供更多的參數(shù)，我們也能收到。試想你正在做一個用戶注冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關(guān)鍵字參數(shù)來定義這個函數(shù)就能滿足注冊的需求。

#和可變參數(shù)類似，也可以先組裝出一個dict，然后，把該dict轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵字參數(shù)傳進去：

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

#當然，上面復(fù)雜的調(diào)用可以用簡化的寫法：

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

#extra表示把extra這個dict的所有key-value用關(guān)鍵字參數(shù)傳入到函數(shù)的kw參數(shù)，kw將獲得一個dict，注意kw獲得的dict是extra的一份拷貝，對kw的改動不會影響到函數(shù)外的extra。

命名關(guān)鍵字參數(shù)

#對于關(guān)鍵字參數(shù)，函數(shù)的調(diào)用者可以傳入任意不受限制的關(guān)鍵字參數(shù)。至于到底傳入了哪些，就需要在函數(shù)內(nèi)部通過kw檢查。

#仍以person()函數(shù)為例，我們希望檢查是否有city和job參數(shù)：

def person(name, age, **kw):
    if 'city' in kw:
        # 有city參數(shù)
        pass
    if 'job' in kw:
        # 有job參數(shù)
        pass
    print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)

#但是調(diào)用者仍可以傳入不受限制的關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', addr='Chaoyang', zipcode=123456)

如果要限制關(guān)鍵字參數(shù)的名字，就可以用命名關(guān)鍵字參數(shù)，例如，只接收city和job作為關(guān)鍵字參數(shù)。這種方式定義的函數(shù)如下：

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

和關(guān)鍵字參數(shù)*kw不同，命名關(guān)鍵字參數(shù)需要一個特殊分隔符，*后面的參數(shù)被視為命名關(guān)鍵字參數(shù)。

#調(diào)用方式如下：

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

如果函數(shù)定義中已經(jīng)有了一個可變參數(shù)，后面跟著的命名關(guān)鍵字參數(shù)就不再需要一個特殊分隔符*了：

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

命名關(guān)鍵字參數(shù)必須傳入?yún)?shù)名，這和位置參數(shù)不同。如果沒有傳入?yún)?shù)名，調(diào)用將報錯：

>>> 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

由于調(diào)用時缺少參數(shù)名city和job，Python解釋器把這4個參數(shù)均視為位置參數(shù)，但person()函數(shù)僅接受2個位置參數(shù)。

#命名關(guān)鍵字參數(shù)可以有缺省值，從而簡化調(diào)用：

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

#由于命名關(guān)鍵字參數(shù)city具有默認值，調(diào)用時，可不傳入city參數(shù)：

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

#使用命名關(guān)鍵字參數(shù)時，要特別注意，如果沒有可變參數(shù)，就必須加一個作為特殊分隔符。如果缺少，Python解釋器將無法識別位置參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù)：

def person(name, age, city, job):
    # 缺少 *，city和job被視為位置參數(shù)
    pass

參數(shù)組合

#在Python中定義函數(shù)，可以用必選參數(shù)、默認參數(shù)、可變參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù)，這5種參數(shù)都可以組合使用。但是請注意，參數(shù)定義的順序必須是：必選參數(shù)、默認參數(shù)、可變參數(shù)、命名關(guān)鍵字參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)。

#比如定義一個函數(shù)，包含上述若干種參數(shù)：

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)

#在函數(shù)調(diào)用的時候，Python解釋器自動按照參數(shù)位置和參數(shù)名把對應(yīng)的參數(shù)傳進去。

>>> 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}

#最神奇的是通過一個tuple和dict，你也可以調(diào)用上述函數(shù)：

>>> 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，對于任意函數(shù)，都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調(diào)用它，無論它的參數(shù)是如何定義的。

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