PYTHON 函數的參數

定義函數的時候，咱們把參數的名字和位置肯定下來，函數的接口定義就完成了。對於函數的調用者來講，只須要知道如何傳遞正確的參數，以及函數將返回什麼樣的值就夠了，函數內部的複雜邏輯被封裝起來，調用者無需瞭解。

Python的函數定義很是簡單，但靈活度卻很是大。除了正常定義的必選參數外，還可使用默認參數、可變參數和關鍵字參數，使得函數定義出來的接口，不但能處理複雜的參數，還能夠簡化調用者的代碼。

默認參數

咱們仍以具體的例子來講明如何定義函數的默認參數。先寫一個計算x2的函數：

def power(x):
    return x * x

當咱們調用power函數時，必須傳入有且僅有的一個參數x：

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

如今，若是咱們要計算x3怎麼辦？能夠再定義一個power3函數，可是若是要計算x四、x5……怎麼辦？咱們不可能定義無限多個函數。

你也許想到了，能夠把power(x)修改成power(x, n)，用來計算xn，說幹就幹：

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

對於這個修改後的power函數，能夠計算任意n次方：

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

可是，舊的調用代碼失敗了，緣由是咱們增長了一個參數，致使舊的代碼沒法正常調用：

>>> power(5)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: power() takes exactly 2 arguments (1 given)

這個時候，默認參數就排上用場了。因爲咱們常常計算x2，因此，徹底能夠把第二個參數n的默認值設定爲2：

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

這樣，當咱們調用power(5)時，至關於調用power(5, 2)：

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

而對於n > 2的其餘狀況，就必須明確地傳入n，好比power(5, 3)。

從上面的例子能夠看出，默認參數能夠簡化函數的調用。設置默認參數時，有幾點要注意：

一是必選參數在前，默認參數在後，不然Python的解釋器會報錯（思考一下爲何默認參數不能放在必選參數前面）；

二是如何設置默認參數。

當函數有多個參數時，把變化大的參數放前面，變化小的參數放後面。變化小的參數就能夠做爲默認參數。

使用默認參數有什麼好處？最大的好處是能下降調用函數的難度。

舉個例子，咱們寫個一年級小學生註冊的函數，須要傳入name和gender兩個參數：

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

這樣，調用enroll()函數只須要傳入兩個參數：

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

若是要繼續傳入年齡、城市等信息怎麼辦？這樣會使得調用函數的複雜度大大增長。

咱們能夠把年齡和城市設爲默認參數：

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

這樣，大多數學生註冊時不須要提供年齡和城市，只提供必須的兩個參數：

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

只有與默認參數不符的學生才須要提供額外的信息：

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

可見，默認參數下降了函數調用的難度，而一旦須要更復雜的調用時，又能夠傳遞更多的參數來實現。不管是簡單調用仍是複雜調用，函數只須要定義一個。

有多個默認參數時，調用的時候，既能夠按順序提供默認參數，好比調用enroll('Bob', 'M', 7)，意思是，除了name，gender這兩個參數外，最後1個參數應用在參數age上，city參數因爲沒有提供，仍然使用默認值。

也能夠不按順序提供部分默認參數。當不按順序提供部分默認參數時，須要把參數名寫上。好比調用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')，意思是，city參數用傳進去的值，其餘默認參數繼續使用默認值。

默認參數頗有用，但使用不當，也會掉坑裏。默認參數有個最大的坑，演示以下：

先定義一個函數，傳入一個list，添加一個END再返回：

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

當你正常調用時，結果彷佛不錯：

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

當你使用默認參數調用時，一開始結果也是對的：

>>> add_end()
['END']

可是，再次調用add_end()時，結果就不對了：

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

不少初學者很疑惑，默認參數是[]，可是函數彷佛每次都「記住了」上次添加了'END'後的list。

緣由解釋以下：

Python函數在定義的時候，默認參數L的值就被計算出來了，即[]，由於默認參數L也是一個變量，它指向對象[]，每次調用該函數，若是改變了L的內容，則下次調用時，默認參數的內容就變了，再也不是函數定義時的[]了。

因此，定義默認參數要牢記一點：默認參數必須指向不變對象！

要修改上面的例子，咱們能夠用None這個不變對象來實現：

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

如今，不管調用多少次，都不會有問題：

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

爲何要設計str、None這樣的不變對象呢？由於不變對象一旦建立，對象內部的數據就不能修改，這樣就減小了因爲修改數據致使的錯誤。此外，因爲對象不變，多任務環境下同時讀取對象不須要加鎖，同時讀一點問題都沒有。咱們在編寫程序時，若是能夠設計一個不變對象，那就儘可能設計成不變對象。

可變參數

在Python函數中，還能夠定義可變參數。顧名思義，可變參數就是傳入的參數個數是可變的，能夠是1個、2個到任意個，還能夠是0個。

咱們以數學題爲例子，給定一組數字a，b，c……，請計算a2 + b2 + c2 + ……。

要定義出這個函數，咱們必須肯定輸入的參數。因爲參數個數不肯定，咱們首先想到能夠把a，b，c……做爲一個list或tuple傳進來，這樣，函數能夠定義以下：

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

可是調用的時候，須要先組裝出一個list或tuple：

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

若是利用可變參數，調用函數的方式能夠簡化成這樣：

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

因此，咱們把函數的參數改成可變參數：

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

定義可變參數和定義list或tuple參數相比，僅僅在參數前面加了一個*號。在函數內部，參數numbers接收到的是一個tuple，所以，函數代碼徹底不變。可是，調用該函數時，能夠傳入任意個參數，包括0個參數：

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

若是已經有一個list或者tuple，要調用一個可變參數怎麼辦？能夠這樣作：

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

這種寫法固然是可行的，問題是太繁瑣，因此Python容許你在list或tuple前面加一個*號，把list或tuple的元素變成可變參數傳進去：

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

這種寫法至關有用，並且很常見。

關鍵字參數

可變參數容許你傳入0個或任意個參數，這些可變參數在函數調用時自動組裝爲一個tuple。而關鍵字參數容許你傳入0個或任意個含參數名的參數，這些關鍵字參數在函數內部自動組裝爲一個dict。請看示例：

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

函數person除了必選參數name和age外，還接受關鍵字參數kw。在調用該函數時，能夠只傳入必選參數：

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

也能夠傳入任意個數的關鍵字參數：

>>> 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'}

關鍵字參數有什麼用？它能夠擴展函數的功能。好比，在person函數裏，咱們保證能接收到name和age這兩個參數，可是，若是調用者願意提供更多的參數，咱們也能收到。試想你正在作一個用戶註冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項外，其餘都是可選項，利用關鍵字參數來定義這個函數就能知足註冊的需求。

和可變參數相似，也能夠先組裝出一個dict，而後，把該dict轉換爲關鍵字參數傳進去：

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

固然，上面複雜的調用能夠用簡化的寫法：

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

參數組合

在Python中定義函數，能夠用必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數，這4種參數均可以一塊兒使用，或者只用其中某些，可是請注意，參數定義的順序必須是：必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數。

好比定義一個函數，包含上述4種參數：

def func(a, b, c=0, *args, **kw):
    print 'a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw

在函數調用的時候，Python解釋器自動按照參數位置和參數名把對應的參數傳進去。

>>> func(1, 2)
a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}
>>> func(1, 2, c=3)
a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b')
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}

最神奇的是經過一個tuple和dict，你也能夠調用該函數：

>>> args = (1, 2, 3, 4)
>>> kw = {'x': 99}
>>> func(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'x': 99}

因此，對於任意函數，均可以經過相似func(*args, **kw)的形式調用它，不管它的參數是如何定義的。

小結

Python的函數具備很是靈活的參數形態，既能夠實現簡單的調用，又能夠傳入很是複雜的參數。

默認參數必定要用不可變對象，若是是可變對象，運行會有邏輯錯誤！

要注意定義可變參數和關鍵字參數的語法：

*args是可變參數，args接收的是一個tuple；

**kw是關鍵字參數，kw接收的是一個dict。

以及調用函數時如何傳入可變參數和關鍵字參數的語法：

可變參數既能夠直接傳入：func(1, 2, 3)，又能夠先組裝list或tuple，再經過*args傳入：func(*(1, 2, 3))；

關鍵字參數既能夠直接傳入：func(a=1, b=2)，又能夠先組裝dict，再經過**kw傳入：func(**{'a': 1, 'b': 2})。

使用*args和**kw是Python的習慣寫法，固然也能夠用其餘參數名，但最好使用習慣用法。