定义函数的时候,我们把参数的名字和位置确定下来,函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说,只需要知道如何传递正确的参数,以及函数将返回什么样的值就够了,函数内部的复杂逻辑被封装起来,调用者无需了解。
Python 的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外,还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数,使得函数定义出来的接口,不但能处理复杂的参数,还可以简化调用者的代码。
默认参数
以具体的例子来说明如何定义函数的默认参数。先写一个计算 x2 的函数:
调用 power 函数时,必须传入有且仅有的一个参数 x :
现在,如果要计算 x3 怎么办?可以再定义一个 power3 函数,但是如果要计算 x4、x5 …… 怎么办?不可能定义无限多个函数。
可以把 power(x) 修改为 power(x, n),用来计算 xn,说干就干:
对于这个修改后的 power 函数,可以计算任意 n 次方:
但是,调用旧的代码失败了,原因是我们增加了一个参数,导致旧的代码无法正常调用:
这个时候,默认参数就排上用场了。由于经常计算 x2,所以,完全可以把第二个参数 n 的默认值设定为 2:
这样,当我们调用 power(5) 时,相当于调用 power(5, 2):
而对于 n > 2 的其他情况,就必须明确地传入 n,比如 power(5, 3)。
默认参数可以简化函数的调用。设置默认参数时,有几点要注意:
一是必选参数在前,默认参数在后,否则 Python 的解释器会报错(为什么默认参数不能放在必选参数前面)?????????
二是如何设置默认参数。
当函数有多个参数时,把变化大的参数放在前面,变化小的参数放在后面。变化小的参数就可以作为默认参数。
使用默认参数最大的好处是能降低调用函数的难度。
写个小学生注册的函数,需要传入 name 和 gender (性别)两个参数:enroll(登记,注册)
这样,调用 enroll() 函数只需要传入两个参数:
如果要继续传入年龄、城市等信息怎么办?这样会使得调用函数的复杂度大大增加。
可以把年龄和城市设为默认参数:
这样,大多数学生注册时不需要提供年龄和城市,只需提供必须的两个参数:
只有与默认参数不符的学生才需要提供额外的信息:
默认参数降低了函数调用的难度,而一旦需要更复杂的调用时,又可以传递更多的参数来实现。无论是简单调用还是复杂调用,函数只需要定义一个。
有多个默认参数时,调用的时候,既可以按顺序提供默认参数,比如调用 enroll(‘Bob’, ‘M’, 7),意思是,除了 name,gender 这两个参数外,最后 1 个参数应用在参数 age 上,city 参数由于没有提供,仍然使用默认值。
也可以不按顺序提供部分默认参数。当不按顺序提供部分默认参数时,需要把参数名写上。比如调用 enroll(‘Adam’, ‘M’, city=’Tianjin’),意思是,city 参数用传进去的值,其他默认参数继续使用默认值。
默认参数很有用,但使用不当就会出现问题,例如:
定义一个函数,传入一个 list,添加一个 END 再返回:
当正常调用时,结果似乎正常:
使用默认参数调用时,一开始结果也是对的:
但是,再次调用 add_end() 时,结果就不对了:
有个疑问,默认参数是 [ ],但是函数似乎每次都 “记住了” 上次添加了 “END” 后的 list。
原因如下:
Python 函数在定义的时候,默认参数 L 的值就被计算出来了,即 [ ],因为默认参数 L 也是一个变量,它指向对象 [ ],每次调用改函数,如果改变了 L 的内容,则下次调用时,默认参数的内容就变了,不再是函数定义时的 [ ] 了。
所以,定义默认参数要牢记一点:默认参数必须指向不可变对象!
要修改上面的例子,我们可以用 None 这个不可变对象来实现:
这样,无论调用多少次,都不会有问题:
为什么要设计 str、None 这样的不变对象呢?因为不变对象一旦创建,对象内部的数据就不能修改,这样就减少了由于修改数据导致的错误。此外,由于对象不变,多任务环境下同时读取对象不需要加锁,同时读,一点问题都没有。在编写程序时,如果可以设计一个不变对象,那就尽量设计成不变对象。
可变参数
在 Python 函数中,还可以定义可变参数。顾名思义,可变参数就是传入的参数个数是可变的,可以是 1 个、2 个到任意个,还可以是 0 个。
以数学题为例,给定一组数字 a,b,c……,请计算 a2 + b2 + c2 + ……。
要定义出这个函数,必须确定输入的参数。由于参数个数不确定,首先想到可以把 a,b,c…… 作为一个 list 或 tuple 传进来,这样,函数可以定义如下:
但是调用的时候,需要先组装出一个 list 或 tuple:
利用可变参数,调用函数的方式就可以简化,把函数的参数改为可变参数:
定义可变参数和定义 list 或 tuple 参数相比,仅仅在参数前面加了一个 * 号。在函数内部,参数 numbers 接收到的是一个 tuple,因此,函数代码完全不变。但是,调用函数时,可以传入任意个参数,包括 0 个参数,下面就是简化后的调用方式:
如果已经有一个 list 或者 tuple,要调用一个可变参数可以这样做:
这样的写法很繁琐,所以 Python 可以在 list 或 tuple 前面加一个 * 号,把 list 或 tuple 的元素变成可变参数传进去:
这样的写法很有用,以后会常见。
关键字参数
可变参数允许传入 0 个或任意个参数,这些可变参数在函数调用时自动组装为一个 tuple。而关键字参数允许传入 0 个或任意个含参数名的参数,这些关键字参数在函数内部自动组装为一个 dict。示例:
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:
也可以传入任意个数的关键字参数:
关键字参数的作用:扩展函数的功能。
比如,在 person 函数里,能接收到 name 和 age 这两个参数,但是,如果调用者愿意提供更多的参数,也能接收到。
做一个用户注册的功能,除了用户名和年龄是必填项外,其他都是可选项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求。
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:
上面的调用可以用简化的写法:
参数组合
在 Python 中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数,这 4 种参数都可以一起使用,或者只用其中某些,但是要注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。
如下定义一个参数,包含上述 4 种参数:
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。
通过一个 tuple 和 dict,也可以调用该函数:
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。
Python 的函数具有非常灵活的参数形态,既可以实现简单的调用,又可以传入非常复杂的参数。
默认参数一定要用不可变对象,如果是可变对象,运行会有逻辑错误!
要注意定义可变参数和关键字参数的语法:
*args 是可变参数,args 接收的是一个 tuple:
**kw 是关键字参数,kw 接收的是一个 dict。
以及调用函数时如何传入可变参数和关键字参数的语法:
可变参数既可以直接传入:func(1, 2, 3),又可以先组装 list 或 tuple,再通过 *args 传入:func(*(1, 2, 3));
关键字参数既可以直接传入:func(a = 1, b = 2),又可以先组装 dict,再通过 **kw 传入:func(**{‘a’: 1, ‘b’: 2})。
使用 *args 和 **kw 是 Python 的习惯写法,当然也可以用其他参数名,但是最好使用习惯用法。