python学习之路（9）

函数的参数

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。

位置参数

我们先写一个计算x²的函数：

def power(x):
    return x*x

对于power(x)函数，参数x就是一个位置参数。

当我们调用power函数时，必须传入有且仅有的一个参数x：

>>> power(5)
25

现在，如果我们要计算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？我们不可能定义无限多个函数。

你也许想到了，可以把power(x)修改为power(x, n)，用来计算xⁿ，说干就干：

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

对于这个修改后的power(x, n)函数，可以计算任意n次方：

>>> power(2,5)
32

修改后的power(x, n)函数有两个参数：x和n，这两个参数都是位置参数，调用函数时，传入的两个值按照位置顺序依次赋给参数x和n。

默认参数

新的power(x, n)函数定义没有问题，但是，旧的调用代码失败了，原因是我们增加了一个参数，导致旧的代码因为缺少一个参数而无法正常调用：

>>> power(5)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#52>", line 1, in <module>
    power(5)
TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'

Python的错误信息很明确：调用函数power()缺少了一个位置参数n。

这个时候，默认参数就排上用场了。由于我们经常计算x²，所以，完全可以把第二个参数n的默认值设定为2：

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

这样，当我们调用power(5)时，相当于调用power(5, 2)：

>>> power(5)
25

而对于n > 2的其他情况，就必须明确地传入n，比如power(5, 3)。

从上面的例子可以看出，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（思考一下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，把变化大的参数放前面，变化小的参数放后面。变化小的参数就可以作为默认参数。

使用默认参数有什么好处？最大的好处是能降低调用函数的难度。

举个例子，我们写个一年级小学生注册的函数，需要传入name和gender两个参数：

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

>>> d('adda','dada')
name: adda
gender: dada

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。

我们可以把年龄和城市设为默认参数：

def d(name,gender,age=6,city='zhonghai'):
    print('name:',name)
    print('gender:',gender)
    print('age',age)
    print('city',city)

这样，大多数学生注册时不需要提供年龄和城市，只提供必须的两个参数：

>>> d('dada','dadaada')
name: dada
gender: dadaada
age 6
city zhonghai

只有与默认参数不符的学生才需要提供额外的信息：

>>> d('dada','dada',9)
name: dada
gender: dada
age 9
city zhonghai

可见，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，也会掉坑里。默认参数有个最大的坑，演示如下：

先定义一个函数，传入一个list，添加一个END再返回：

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

当你正常调用时，结果似乎不错：

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

当你使用默认参数调用时，一开始结果也是对的：

>>> add_end()
['END']

但是，再次调用add_end()时，结果就不对了：

>>> xx()
['ENND']
>>> xx()
['ENND', 'ENND']

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[]，每次调用该函数，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。

要修改上面的例子，我们可以用None这个不变对象来实现：

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

现在，无论调用多少次，都不会有问题：

>>> xx()
['END']
>>> xx()
['END']

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。我们在编写程序时，如果可以设计一个不变对象，那就尽量设计成不变对象。

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

但是调用的时候，需要先组装出一个list或tuple：

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

如果利用可变参数，调用函数的方式可以简化成这样：

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

所以，我们把函数的参数改为可变参数：

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

定义可变参数和定义一个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，调用该函数时，可以传入任意个参数，包括0个参数：

>>> calc(1,2)
5
>>> calc(1,5)
26
>>> calc()
0

如果已经有一个list或者tuple，要调用一个可变参数怎么办？可以这样做：

def calc(*numbers):
    sum=0
    for n in numbers:
        sum = sum + n*n
    return sum
nums= [1,2,3]

如果已经有一个list或者tuple，要调用一个可变参数怎么办？可以这样做：

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

这种写法当然是可行的，问题是太繁琐，所以Python允许你在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:

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

关键字参数

可变参数允许你传入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。而关键字参数允许你传入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。请看示例：

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

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：

>>> person('zho',20)
name: zho age: 20 other: {}

也可以传入任意个数的关键字参数：

>>> person('lida',20,city='beijing')
name: lida age: 20 other: {'city': 'beijing'}
>>> person('lida',20,city='chengdu',gender='M')
name: lida age: 20 other: {'city': 'chengdu', 'gender': 'M'}

关键字参数有什么用？它可以扩展函数的功能。比如，在person函数里，我们保证能接收到name和age这两个参数，但是，如果调用者愿意提供更多的参数，我们也能收到。试想你正在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：

>>> kw={'city':'beijing','job':'aoteman'}

name: jaak age: 20 other: {'city': 'beijing', 'job': 'aoteman'}
>>> person('jack',20,city=kw['city'],job=kw['job'])
name: jack age: 20 other: {'city': 'beijing', 'job': 'aoteman'}

当然，上面复杂的调用可以用简化的写法：

>>> person('jaak',20,**kw)

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，但是请注意，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。

比如定义一个函数，包含上述4种参数：

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

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。

>>> func(1)
a: 1 b= 0 c= () kw= {}
>>> func(1,b=3)
a: 1 b= 3 c= () kw= {}
>>> func(1,2,'ab','cd',city='beijing')
a: 1 b= 2 c= ('ab', 'cd') kw= {'city': 'beijing'}

最神奇的是通过一个tuple和dict，你也可以调用该函数：

>>> c=('a','n')
>>> kw={'city':'beijing','age':18}
>>> func(1,2,*c,**kw)
a: 1 b= 2 c= ('a', 'n') kw= {'city': 'beijing', 'age': 18}

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。

小结

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，但最好使用习惯用法。

切记 少就是多 ，慢就是快