Python函數引數基礎介紹及範例

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函數的引數

定義函數時，我們把引數的名字和位置確定下來，函數的介面定義就完成了。引數在函數名後的括號內指定。您可以根據需要新增任意數量的引數，只需用逗號分隔即可。對於函數的呼叫者，只需要知道如何傳遞正確的引數，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，呼叫者無需瞭解。

Python的函數定義可以使用必選引數、預設引數、可變引數和關鍵字引數。

位置引數

我們先寫一個計算x2的函數：

def power(x):
    return x * x

對於power(x)函數，引數x就是一個位置引數。

當我們呼叫power函數時，必須傳入有且僅有的一個引數x：

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

現在，如果我們要計算 x 3 x^3 x3怎麼辦？可以再定義一個power3函數，但是如果要計算 x 4 x^4 x4、 x 5 x^5 x5……怎麼辦？我們不可能定義無限多個函數。

你也許想到了，可以把power(x)修改為power(x, n)，用來計算 x n x^n xn：

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(x, n)函數，可以計算任意n次方：

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

修改後的power(x, n)函數有兩個引數：x和n，這兩個引數都是位置引數，呼叫函數時，傳入的兩個值按照位置順序依次賦給引數x和n。

預設引數

power(x, n)函數定義沒有問題，但是，原來的呼叫程式碼失敗了，原因是我們增加了一個引數，導致舊的程式碼因為缺少一個引數而無法正常呼叫：

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

錯誤資訊指出：呼叫函數power()缺少了一個位置引數n。

這個時候，預設引數就排上用場了。由於我們經常計算x2，所以，可以把第二個引數n的預設值設定為2：

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

這樣，當我們呼叫power(5)時，相當於呼叫power(5, 2)：

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

對於n > 2的情況，就必須明確地傳入n，比如power(5, 3)。

從上面的例子可以看出，預設引數可以簡化函數的呼叫。設定預設引數時，有幾點要注意：

1. 必選引數在前，預設引數在後，否則Python的直譯器會報錯。思考一下：為什麼預設引數不能放在必選引數前面？
2. 如何設定預設引數。

使用預設引數有什麼好處？最大的好處是能降低呼叫函數的難度。

舉個例子，我們寫個一年級小學生註冊的函數，需要傳入name和gender兩個引數：

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

這樣，呼叫enroll()函數只需要傳入兩個引數：

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

如果要繼續傳入年齡、城市等資訊怎麼辦？這樣會使得呼叫函數的複雜度大大增加。

我們可以把年齡和城市設為預設引數：

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需要提供年齡和城市，只提供必須的兩個引數：

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

只有與預設引數不符的學生才需要提供額外的資訊：

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

可見，預設引數降低了函數呼叫的難度，而一旦需要更復雜的呼叫時，又可以傳遞更多的引數來實現。無論是簡單呼叫還是複雜呼叫，函數只需要定義一個。

有多個預設引數時，呼叫的時候，既可以按順序提供預設引數，比如呼叫enroll('Bob', 'M', 7)，意思是，除了name，gender這兩個引數外，最後1個引數應用在引數age上，city引數由於沒有提供，仍然使用預設值。

也可以不按順序提供部分預設引數。當不按順序提供部分預設引數時，需要把引數名寫上。比如呼叫enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')，意思是，city引數用傳進去的值，其他預設引數繼續使用預設值。

預設引數陷阱

預設引數很有用，但使用不當，也會掉坑裡。預設引數有個最大的坑：

先定義一個函數，傳入一個list，新增一個END再返回：

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

當你正常呼叫時，結果似乎不錯：

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

當你使用預設引數呼叫時，一開始結果也是對的：

>>> add_end()
['END']

但是，再次呼叫add_end()時，結果就不對了：

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

很多初學者很疑惑，預設引數是[]，但是函數似乎每次都“記住了”上次新增了'END'後的list。

原因：

Python函數在定義的時候，預設引數L的值就被計算出來了，即[]，因為預設引數L也是一個變數，它指向物件[]，每次呼叫該函數，如果改變了L的內容，則下次呼叫時，預設引數的內容就變了，不再是函數定義時的[]了。

定義預設引數要牢記一點：預設引數必須指向不變物件！

要修改上面的例子，我們可以用None這個不變物件來實現：

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

現在，無論呼叫多少次，都不會有問題：

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

為什麼要設計str、None這樣的不變物件呢？因為不變物件一旦建立，物件內部的資料就不能修改，這樣就減少了由於修改資料導致的錯誤。此外，由於物件不變，多工環境下同時讀取物件不需要加鎖，同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程式時，如果可以設計一個不變物件，那就儘量設計成不變物件。

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