Python中的星號本質及其使用方法詳解

時間 2019-12-04

原文原文鏈接

翻譯：Python 開發者 - 一汀，英文：Trey Hunner程序員

http://blog.jobbole.com/114655/編程

Python開發者網絡

在 Python 中有不少地方能夠看到*和**。在某些情形下，不管是對於新手程序員，仍是從其餘不少沒有徹底相同操做符的編程語言遷移過來的人來講，這兩個操做符均可能有點神祕。所以，我想討論一下這些操做符的本質及其使用方式。dom

多年以來，*和**操做符的功能不斷加強。在本文中，我將討論目前這些操做符全部的使用方法，並指出哪些使用方法只能在目前的 Python 版本中應用。所以，若是你學習過 Python 2 中*和**的使用方法，那麼我建議你至少瀏覽一下本文，由於 Python 3 中添加了許多*和**的新用途。編程語言

若是你是新接觸 Python 不久，還不熟悉關鍵字參數(亦稱爲命名參數)，我建議你首先閱讀我有關Python中的關鍵字參數的文章。函數

一、不屬於咱們討論範圍的內容

在本文中，當我討論*和**時，我指的是*和** 學習

前綴

操做符，而不是

中綴

操做符。

也就是說，我講述的不是乘法和指數運算：ui

>>> 2 * 5翻譯

10code

>>> 2 ** 5

32

二、那麼咱們在討論什麼內容呢?

咱們討論的是*和**前綴運算符，即在變量前使用的*和**運算符。例如:

>>> numbers = [2, 1, 3, 4, 7]

>>> more_numbers = [*numbers, 11, 18]

>>> print(*more_numbers, sep=', ')

2, 1, 3, 4, 7, 11, 18

上述代碼中展現了*的兩種用法，沒有展現**的用法。

這其中包括：

使用*和**向函數傳遞參數
使用*和**捕獲被傳遞到函數中的參數
使用*接受只包含關鍵字的參數
使用*在元組解包時捕獲項
使用*將迭代項解壓到列表/元組中
使用**將字典解壓到其餘字典中

即便你認爲本身已經熟悉* 和 **的全部使用方法，我仍是建議你查看下面的每一個代碼塊，以確保都是你熟悉的內容。在過去的幾年裏，Python 核心開發人員不斷地爲這些操做符添加新的功能，對於使用者來講很容易忽略* 和 **‘的一些新用法。

三、星號用於將可迭代對象拆分並分別做爲函數參數

當調用函數時，*運算符可用於將一個迭代項解壓縮到函數調用中的參數中：

>>> fruits = ['lemon', 'pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> print(fruits[0], fruits[1], fruits[2], fruits[3])

lemon pear watermelon tomato

>>> print(*fruits)

lemon pear watermelon tomato

print(*fruits)代碼行將fruits列表中的全部項做爲獨立的參數傳遞給print函數調用，甚至不須要咱們知道列表中有多少個參數。

*運算符在這裏遠不止是語法糖而已。要想用一個特定的迭代器將全部項做爲獨立的參數傳輸，若不使用*是不可能作到的，除非列表的長度是固定的。

下面是另外一個例子：

def transpose_list(list_of_lists):

return [

list(row)

for row in zip(*list_of_lists)

]

這裏咱們接受一個二維列表並返回一個「轉置」的二維列表。

>>> transpose_list([[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]])

[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

**操做符完成了相似的操做，只不過使用了關鍵字參數。**運算符容許咱們獲取鍵-值對字典，並在函數調用中將其解壓爲關鍵字參數。

>>> date_info = {'year': "2020", 'month': "01", 'day': "01"}

>>> filename = "{year}-{month}-{day}.txt".format(**date_info)

>>> filename '2020-01-01.txt' `

根據個人經驗，使用**將關鍵字參數解壓縮到函數調用中並不常見。我最常看到它的地方是在實現繼承時：對uper()的調用一般包括*和**。

如 Python 3.5 那樣，在函數調用中，*和**均可以被屢次使用。

有時，屢次使用*會很方便：

>>> fruits = ['lemon', 'pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> numbers = [2, 1, 3, 4, 7]

>>> print(*numbers, *fruits)

2 1 3 4 7 lemon pear watermelon tomato `

屢次使用**也能夠達到類似的效果:

>>> date_info = {'year': "2020", 'month': "01", 'day': "01"}

>>> track_info = {'artist': "Beethoven", 'title': 'Symphony No 5'}

>>> filename = "{year}-{month}-{day}-{artist}-{title}.txt".format(

... **date_info,

... **track_info,

... )

>>> filename

'2020-01-01-Beethoven-Symphony No 5.txt'

不過，在屢次使用**時須要特別當心。Python 中的函數不能屢次指定相同的關鍵字參數，所以在每一個字典中與**一塊兒使用的鍵必須可以相互區分，不然會引起異常。

四、星號用於壓縮被傳遞到函數中的參數

在定義函數時，*運算符可用於捕獲傳遞給函數的位置參數。位置參數的數量不受限制，捕獲後被存儲在一個元組中。

from random import randint

def roll(*dice):

return sum(randint(1, die) for die in dice)

這個函數接受的參數數量不受限制：

>>> roll(20)

18

>>> roll(6, 6)

9

>>> roll(6, 6, 6)

8

Python 的print和zip函數接受的位置參數數量不受限制。*的這種參數壓縮用法，容許咱們建立像print和zip同樣的函數，接受任意數量的參數。

**運算符也有另一個功能：咱們在定義函數時，可使用** 捕獲傳進函數的任何關鍵字參數到一個字典當中:

def tag(tag_name, **attributes):

attribute_list = [

f'{name}="{value}"'

for name, value in attributes.items()

]

return f"<{tag_name} {' '.join(attribute_list)}>"

** 將捕獲咱們傳入這個函數中的任何關鍵字參數，並將其放入一個字典中，該字典將引用attributes參數。

>>> tag('a', href="http://treyhunner.com")

'<a href="http://treyhunner.com">'

>>> tag('img', height=20, width=40, src="face.jpg")

'<img height="20" width="40" src="face.jpg">'

五、只有關鍵字參數的位置參數

在 Python 3 中，咱們如今擁有了一種特殊的語法來接受只有關鍵字的函數參數。只有關鍵字的參數是

只能

使用關鍵字語法來指定的函數參數，也就意味着不能按照位置來指定它們。

在定義函數時，爲了接受只有關鍵字的參數，咱們能夠將命名參數放在*後：

def get_multiple(*keys, dictionary, default=None):

return [

dictionary.get(key, default)

for key in keys

]

上面的函數能夠像這樣使用：

>>> fruits = {'lemon': 'yellow', 'orange': 'orange', 'tomato': 'red'}

>>> get_multiple('lemon', 'tomato', 'squash', dictionary=fruits,default='unknown'）

['yellow', 'red', 'unknown']

參數dictionary和default在*keys後面，這意味着它們

只能

被指定爲關鍵字參數。若是咱們試圖按照位置來指定它們，咱們會獲得一個報錯：

>>> fruits = {'lemon': 'yellow', 'orange': 'orange', 'tomato': 'red'}

>>> get_multiple('lemon', 'tomato', 'squash', fruits, 'unknown')

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: get_multiple() missing 1 required keyword-only argument: 'dictionary'

這種行爲是經過 PEP 3102 被引入到 Python 中的。

六、沒有位置參數關鍵字的參數

只使用關鍵字參數的特性很酷，可是若是您但願只使用關鍵字參數而不捕獲無限的位置參數呢?

Python 使用一種有點奇怪的單獨* 語法來實現：

def with_previous(iterable, *, fillvalue=None):

"""Yield each iterable item along with the item before it."""

previous = fillvalue

for item in iterable:

yield previous, item

previous = item

這個函數接受一個迭代器參數，能夠按照位置或名字來指定此參數（做爲第一個參數），以及關鍵字參數fillvalue，這個填充值參數只使用關鍵字。這意味着咱們能夠像下面這樣調用 with_previous：

>>> list(with_previous([2, 1, 3], fillvalue=0))

[(0, 2), (2, 1), (1, 3)]

但像這樣就不能夠：

>>> list(with_previous([2, 1, 3], 0))

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: with_previous() takes 1 positional argument but 2 were given `

這個函數接受兩個參數，其中fillvalue參數

必須被指定爲關鍵字參數

。

我一般在獲取任意數量的位置參數時只使用關鍵字參數，但我有時使用這個*強制按照位置指定一個參數。

實際上，Python 的內置sorted函數使用了這種方法。若是你查看sorted的幫助信息，將看到如下信息：

>>> help(sorted)

Help on built-in function sorted in module builtins:

sorted(iterable, /, *, key=None, reverse=False)

Return a new list containing all items from the iterable inascending order.

A custom key function can be supplied to customize the sort order, and the

reverse flag can be set to request the result in descending order.

在sorted的官方說明中，有一個單獨的*參數。

七、星號用於元組拆包

Python 3 還新添了一種 * 運算符的使用方式，它只與上面定義函數時和調用函數時*的使用方式相關。

如今，*操做符也能夠用於元組拆包：

>>> fruits = ['lemon', 'pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> first, second, *remaining = fruits

>>> remaining

['watermelon', 'tomato']

>>> first, *remaining = fruits

>>> remaining

['pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> first, *middle, last = fruits

>>> middle

['pear', 'watermelon']

若是你想知道什麼狀況下能夠在你本身的代碼中使用它，請查看我關於 Python 中的 tuple 解包文章中的示例。在那篇文章中，我將展現如何使用*操做符做爲序列切片的替代方法。

一般當我教*的時候，我告訴你們只能在多重賦值語句中使用一個*表達式。實際來講這是不正確的，由於能夠在嵌套解包中使用兩個*（我在元組解包文章中討論了嵌套解包）：

>>> fruits = ['lemon', 'pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> first, second, *remaining = fruits

>>> remaining

['watermelon', 'tomato']

>>> first, *remaining = fruits

>>> remaining

['pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> first, *middle, last = fruits

>>> middle

['pear', 'watermelon']

可是，我歷來沒見過它有什麼實際用處，即便你由於它看起來有點神祕而去尋找一個例子，我也並不推薦這種使用方式。

將此添加到 Python 3.0 中的 PEP 是 PEP 3132，其篇幅不是很長。

八、列表文字中的星號

Python 3.5 經過 PEP 448 引入了大量與*相關的新特性。其中最大的新特性之一是可以使用*將迭代器轉儲到新列表中。

假設你有一個函數，它以任一序列做爲輸入，返回一個列表，其中該序列和序列的倒序鏈接在了一塊兒：

def palindromify(sequence):

return list(sequence) + list(reversed(sequence))

此函數須要屢次將序列轉換爲列表，以便鏈接列表並返回結果。在 Python 3.5 中，咱們能夠這樣編寫函數：

def palindromify(sequence):

return [*sequence, *reversed(sequence)]

這段代碼避免了一些沒必要要的列表調用，所以咱們的代碼更高效，可讀性更好。

下面是另外一個例子：

def rotate_first_item(sequence):

return [*sequence[1:], sequence[0]]

該函數返回一個新列表，其中給定列表(或其餘序列)中的第一項被移動到了新列表的末尾。

* 運算符的這種使用是將不一樣類型的迭代器鏈接在一塊兒的好方法。* 運算符適用於鏈接任何種類的迭代器，然而 + 運算符只適用於類型都相同的特定序列。

除了建立列表存儲迭代器之外，咱們還能夠將迭代器轉儲到新的元組或集合中：

>>> fruits = ['lemon', 'pear', 'watermelon', 'tomato']

>>> (*fruits[1:], fruits[0])

('pear', 'watermelon', 'tomato', 'lemon')

>>> uppercase_fruits = (f.upper() for f in fruits)

>>> {*fruits, *uppercase_fruits}

{'lemon', 'watermelon', 'TOMATO', 'LEMON', 'PEAR','WATERMELON', 'tomato', 'pear'}

注意，上面的最後一行使用了一個列表和一個生成器，並將它們轉儲到一個新的集合中。在此以前，並無一種簡單的方法能夠在一行代碼中完成這項工做。曾經有一種方法能夠作到這一點，但是並不容易被記住或發現：

九、兩個星號用於字典文本

PEP 448 還經過容許將鍵/值對從一個字典轉儲到一個新字典擴展了**操做符的功能：

>>> date_info = {'year': "2020", 'month': "01", 'day': "01"}

>>> track_info = {'artist': "Beethoven", 'title': 'Symphony No 5'}

>>> all_info = {**date_info, **track_info}

>>> all_info

{'year': '2020', 'month': '01', 'day': '01', 'artist': 'Beethoven', 'title':'Symphony No 5'}

我還寫了另外一篇文章：在Python中合併字典的慣用方法。

不過，**操做符不只僅能夠用於合併兩個字典。

例如，咱們能夠在複製一個字典的同時添加一個新值：

>>> date_info = {'year': '2020', 'month': '01', 'day': '7'}

>>> event_info = {**date_info, 'group': "Python Meetup"}

>>> event_info

{'year': '2020', 'month': '01', 'day': '7', 'group': 'Python Meetup'}

或者在複製/合併字典的同時重寫特定的值：

>>> event_info = {'year': '2020', 'month': '01', 'day': '7', 'group':'Python Meetup'}

>>> new_info = {**event_info, 'day': "14"}

>>> new_info

{'year': '2020', 'month': '01', 'day': '14', 'group': 'Python Meetup'}