定義函數(shù)的時(shí)候，我們把參數(shù)的名字和位置確定下來，函數(shù)的接口定義就完成了。對于函數(shù)的調(diào)用者來說，只需要知道如何傳遞正確的參數(shù)，以及函數(shù)將返回什么樣的值就夠了，函數(shù)內(nèi)部的復(fù)雜邏輯被封裝起來，調(diào)用者無需了解。

Python的函數(shù)定義非常簡單，但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選參數(shù)外，還可以使用默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)，使得函數(shù)定義出來的接口，不但能處理復(fù)雜的參數(shù)，還可以簡化調(diào)用者的代碼。

位置參數(shù)

我們先寫一個(gè)計(jì)算x2的函數(shù)：

def power(x):

? ?return x * x

對于power(x)函數(shù)，參數(shù)x就是一個(gè)位置參數(shù)。

當(dāng)我們調(diào)用power函數(shù)時(shí)，必須傳入有且僅有的一個(gè)參數(shù)x：

>>> power(5)

25

>>> power(15)

225

現(xiàn)在，如果我們要計(jì)算x3怎么辦？可以再定義一個(gè)power3函數(shù)，但是如果要計(jì)算x4、x5……怎么辦？我們不可能定義無限多個(gè)函數(shù)。

你也許想到了，可以把power(x)修改為power(x, n)，用來計(jì)算xn，說干就干：

def power(x, n):

? ?s = 1

? ?while n > 0:

?? ? ? n = n - 1

? ? ? ?s = s * x

?? ?return s

對于這個(gè)修改后的power(x, n)函數(shù)，可以計(jì)算任意n次方：

>>> power(5, 2)

25

>>> power(5, 3)

125

修改后的power(x, n)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)：x和n，這兩個(gè)參數(shù)都是位置參數(shù)，調(diào)用函數(shù)時(shí)，傳入的兩個(gè)值按照位置順序依次賦給參數(shù)x和n。

默認(rèn)參數(shù)

新的power(x, n)函數(shù)定義沒有問題，但是，舊的調(diào)用代碼失敗了，原因是我們增加了一個(gè)參數(shù)，導(dǎo)致舊的代碼因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)參數(shù)而無法正常調(diào)用：

>>> power(5)?

Traceback (most recent call last): ?File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'

Python的錯(cuò)誤信息很明確：調(diào)用函數(shù)power()缺少了一個(gè)位置參數(shù)n。

這個(gè)時(shí)候，默認(rèn)參數(shù)就排上用場了。由于我們經(jīng)常計(jì)算x2，所以，完全可以把第二個(gè)參數(shù)n的默認(rèn)值設(shè)定為2：

def power(x, n=2):

? ?s = 1

? ?while n > 0:

?? ? ? n = n - 1

? ? ? ?s = s * x

? ?return s

這樣，當(dāng)我們調(diào)用power(5)時(shí)，相當(dāng)于調(diào)用power(5, 2)：

>>> power(5)

25

>>> power(5, 2)

25

而對于n > 2的其他情況，就必須明確地傳入n，比如power(5, 3)。

從上面的例子可以看出，默認(rèn)參數(shù)可以簡化函數(shù)的調(diào)用。設(shè)置默認(rèn)參數(shù)時(shí)，有幾點(diǎn)要注意：

一是必選參數(shù)在前，默認(rèn)參數(shù)在后，否則Python的解釋器會(huì)報(bào)錯(cuò)（思考一下為什么默認(rèn)參數(shù)不能放在必選參數(shù)前面）；

二是如何設(shè)置默認(rèn)參數(shù)。

當(dāng)函數(shù)有多個(gè)參數(shù)時(shí)，把變化大的參數(shù)放前面，變化小的參數(shù)放后面。變化小的參數(shù)就可以作為默認(rèn)參數(shù)。

使用默認(rèn)參數(shù)有什么好處？最大的好處是能降低調(diào)用函數(shù)的難度。

舉個(gè)例子，我們寫個(gè)一年級小學(xué)生注冊的函數(shù)，需要傳入name和gender兩個(gè)參數(shù)：

def enroll(name, gender):

? ?print('name:', name)

? ?print('gender:', gender)

這樣，調(diào)用enroll()函數(shù)只需要傳入兩個(gè)參數(shù)：

>>> enroll('Sarah', 'F')?

name: Sarah gender: F

如果要繼續(xù)傳入年齡、城市等信息怎么辦？這樣會(huì)使得調(diào)用函數(shù)的復(fù)雜度大大增加。

我們可以把年齡和城市設(shè)為默認(rèn)參數(shù)：

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(shù)學(xué)生注冊時(shí)不需要提供年齡和城市，只提供必須的兩個(gè)參數(shù)：

>>> enroll('Sarah', 'F')

name: Sarah?

gender: F

age: 6

city: Beijing

只有與默認(rèn)參數(shù)不符的學(xué)生才需要提供額外的信息：

enroll('Bob', 'M', 7)

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

可見，默認(rèn)參數(shù)降低了函數(shù)調(diào)用的難度，而一旦需要更復(fù)雜的調(diào)用時(shí)，又可以傳遞更多的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。無論是簡單調(diào)用還是復(fù)雜調(diào)用，函數(shù)只需要定義一個(gè)。

有多個(gè)默認(rèn)參數(shù)時(shí)，調(diào)用的時(shí)候，既可以按順序提供默認(rèn)參數(shù)，比如調(diào)用enroll('Bob', 'M', 7)，意思是，除了name，gender這兩個(gè)參數(shù)外，最后1個(gè)參數(shù)應(yīng)用在參數(shù)age上，city參數(shù)由于沒有提供，仍然使用默認(rèn)值。

也可以不按順序提供部分默認(rèn)參數(shù)。當(dāng)不按順序提供部分默認(rèn)參數(shù)時(shí)，需要把參數(shù)名寫上。比如調(diào)用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')，意思是，city參數(shù)用傳進(jìn)去的值，其他默認(rèn)參數(shù)繼續(xù)使用默認(rèn)值。

默認(rèn)參數(shù)很有用，但使用不當(dāng)，也會(huì)掉坑里。默認(rèn)參數(shù)有個(gè)最大的坑，演示如下：

先定義一個(gè)函數(shù)，傳入一個(gè)list，添加一個(gè)END再返回：

def add_end(L=[]):

? ?L.append('END')

? ?return L

當(dāng)你正常調(diào)用時(shí)，結(jié)果似乎不錯(cuò)：

>>> add_end([1, 2, 3])

[1, 2, 3, 'END']

>>> add_end(['x', 'y', 'z'])

['x', 'y', 'z', 'END']

當(dāng)你使用默認(rèn)參數(shù)調(diào)用時(shí)，一開始結(jié)果也是對的：

>>> add_end()

['END']

但是，再次調(diào)用add_end()時(shí)，結(jié)果就不對了：

>>> add_end()

['END', 'END']

>>> add_end()

['END', 'END', 'END']

很多初學(xué)者很疑惑，默認(rèn)參數(shù)是[]，但是函數(shù)似乎每次都“記住了”上次添加了'END'后的list。

原因解釋如下：

Python函數(shù)在定義的時(shí)候，默認(rèn)參數(shù)L的值就被計(jì)算出來了，即[]，因?yàn)槟J(rèn)參數(shù)L也是一個(gè)變量，它指向?qū)ο?code>[]，每次調(diào)用該函數(shù)，如果改變了L的內(nèi)容，則下次調(diào)用時(shí)，默認(rèn)參數(shù)的內(nèi)容就變了，不再是函數(shù)定義時(shí)的[]了。

?定義默認(rèn)參數(shù)要牢記一點(diǎn)：默認(rèn)參數(shù)必須指向不變對象！

要修改上面的例子，我們可以用None這個(gè)不變對象來實(shí)現(xiàn)：

def add_end(L=None):

? ?if L is None:

? ? ? ?L = []

? ?L.append('END')

? ?return L

現(xiàn)在，無論調(diào)用多少次，都不會(huì)有問題：

>>> add_end()

['END']

>>> add_end()

['END']

為什么要設(shè)計(jì)str、None這樣的不變對象呢？因?yàn)椴蛔儗ο笠坏﹦?chuàng)建，對象內(nèi)部的數(shù)據(jù)就不能修改，這樣就減少了由于修改數(shù)據(jù)導(dǎo)致的錯(cuò)誤。此外，由于對象不變，多任務(wù)環(huán)境下同時(shí)讀取對象不需要加鎖，同時(shí)讀一點(diǎn)問題都沒有。我們在編寫程序時(shí)，如果可以設(shè)計(jì)一個(gè)不變對象，那就盡量設(shè)計(jì)成不變對象。

可變參數(shù)

在Python函數(shù)中，還可以定義可變參數(shù)。顧名思義，可變參數(shù)就是傳入的參數(shù)個(gè)數(shù)是可變的，可以是1個(gè)、2個(gè)到任意個(gè)，還可以是0個(gè)。

我們以數(shù)學(xué)題為例子，給定一組數(shù)字a，b，c……，請計(jì)算a2?+ b2?+ c2?+ ……。

要定義出這個(gè)函數(shù)，我們必須確定輸入的參數(shù)。由于參數(shù)個(gè)數(shù)不確定，我們首先想到可以把a(bǔ)，b，c……作為一個(gè)list或tuple傳進(jìn)來，這樣，函數(shù)可以定義如下：

def calc(numbers):

? ?sum = 0

? ?for n in numbers:

? ? ? ?sum = sum + n * n

?? return sum

但是調(diào)用的時(shí)候，需要先組裝出一個(gè)list或tuple：

>>> calc([1, 2, 3])

14

>>> calc((1, 3, 5, 7))

84

如果利用可變參數(shù)，調(diào)用函數(shù)的方式可以簡化成這樣：

>>> calc(1, 2, 3)

14

>>> calc(1, 3, 5, 7)

84

所以，我們把函數(shù)的參數(shù)改為可變參數(shù)：

def calc(*numbers):

? ?sum = 0

? ?for n in numbers:

? ? ? ?sum = sum + n * n

?? return sum

定義可變參數(shù)和定義一個(gè)list或tuple參數(shù)相比，僅僅在參數(shù)前面加了一個(gè)*號。在函數(shù)內(nèi)部，參數(shù)numbers接收到的是一個(gè)tuple，因此，函數(shù)代碼完全不變。但是，調(diào)用該函數(shù)時(shí)，可以傳入任意個(gè)參數(shù)，包括0個(gè)參數(shù)：

>>> calc(1, 2)

5

>>> calc()

0

如果已經(jīng)有一個(gè)list或者tuple，要調(diào)用一個(gè)可變參數(shù)怎么辦？可以這樣做：

>>> nums = [1, 2, 3]

>>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])

14

這種寫法當(dāng)然是可行的，問題是太繁瑣，所以Python允許你在list或tuple前面加一個(gè)*號，把list或tuple的元素變成可變參數(shù)傳進(jìn)去：

>>> nums = [1, 2, 3]

>>> calc(*nums)

14

*nums表示把nums這個(gè)list的所有元素作為可變參數(shù)傳進(jìn)去。這種寫法相當(dāng)有用，而且很常見。

關(guān)鍵字參數(shù)

可變參數(shù)允許你傳入0個(gè)或任意個(gè)參數(shù)，這些可變參數(shù)在函數(shù)調(diào)用時(shí)自動(dòng)組裝為一個(gè)tuple。而關(guān)鍵字參數(shù)允許你傳入0個(gè)或任意個(gè)含參數(shù)名的參數(shù)，這些關(guān)鍵字參數(shù)在函數(shù)內(nèi)部自動(dòng)組裝為一個(gè)dict。請看示例：

def person(name, age, **kw):

? ?print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)

函數(shù)person除了必選參數(shù)name和age外，還接受關(guān)鍵字參數(shù)kw。在調(diào)用該函數(shù)時(shí)，可以只傳入必選參數(shù)：

>>> person('Michael', 30)

name: Michael?

age: 30?

other: {}

也可以傳入任意個(gè)數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> 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(guān)鍵字參數(shù)有什么用？它可以擴(kuò)展函數(shù)的功能。比如，在person函數(shù)里，我們保證能接收到name和age這兩個(gè)參數(shù)，但是，如果調(diào)用者愿意提供更多的參數(shù)，我們也能收到。試想你正在做一個(gè)用戶注冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項(xiàng)外，其他都是可選項(xiàng)，利用關(guān)鍵字參數(shù)來定義這個(gè)函數(shù)就能滿足注冊的需求。

和可變參數(shù)類似，也可以先組裝出一個(gè)dict，然后，把該dict轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵字參數(shù)傳進(jìn)去：

>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

>>> person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['job'])?

name: Jack?

age: 24?

other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

當(dāng)然，上面復(fù)雜的調(diào)用可以用簡化的寫法：

>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

>>> person('Jack', 24, **extra)?

name: Jack?

age: 24?

other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}

**extra表示把extra這個(gè)dict的所有key-value用關(guān)鍵字參數(shù)傳入到函數(shù)的**kw參數(shù)，kw將獲得一個(gè)dict，注意kw獲得的dict是extra的一份拷貝，對kw的改動(dòng)不會(huì)影響到函數(shù)外的extra。

命名關(guān)鍵字參數(shù)

對于關(guān)鍵字參數(shù)，函數(shù)的調(diào)用者可以傳入任意不受限制的關(guān)鍵字參數(shù)。至于到底傳入了哪些，就需要在函數(shù)內(nèi)部通過kw檢查。

仍以person()函數(shù)為例，我們希望檢查是否有city和job參數(shù)：

def person(name, age, **kw):

? ?if 'city' in kw:

? ? ? ?# 有city參數(shù)

? ? ? ?pass

? ?if 'job' in kw:

? ? ? ?# 有job參數(shù)

? ? ? ?pass

? ?print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)

但是調(diào)用者仍可以傳入不受限制的關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', addr='Chaoyang', zipcode=123456)

如果要限制關(guān)鍵字參數(shù)的名字，就可以用命名關(guān)鍵字參數(shù)，例如，只接收city和job作為關(guān)鍵字參數(shù)。這種方式定義的函數(shù)如下：

def person(name, age, *, city, job):

? ?print(name, age, city, job)

和關(guān)鍵字參數(shù)**kw不同，命名關(guān)鍵字參數(shù)需要一個(gè)特殊分隔符*，*后面的參數(shù)被視為命名關(guān)鍵字參數(shù)。

調(diào)用方式如下：

>>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')

Jack 24 Beijing Engineer

如果函數(shù)定義中已經(jīng)有了一個(gè)可變參數(shù)，后面跟著的命名關(guān)鍵字參數(shù)就不再需要一個(gè)特殊分隔符*了：

def person(name, age, *args, city, job):

? ?print(name, age, args, city, job)

命名關(guān)鍵字參數(shù)必須傳入?yún)?shù)名，這和位置參數(shù)不同。如果沒有傳入?yún)?shù)名，調(diào)用將報(bào)錯(cuò)：

>>> person('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')

Traceback (most recent call last): ?File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: person() missing 2 required keyword-only arguments: 'city' and 'job'

由于調(diào)用時(shí)缺少參數(shù)名city和job，Python解釋器把前兩個(gè)參數(shù)視為位置參數(shù)，后兩個(gè)參數(shù)傳給*args，但缺少命名關(guān)鍵字參數(shù)導(dǎo)致報(bào)錯(cuò)。

命名關(guān)鍵字參數(shù)可以有缺省值，從而簡化調(diào)用：

def person(name, age, *, city='Beijing', job):

? ?print(name, age, city, job)

由于命名關(guān)鍵字參數(shù)city具有默認(rèn)值，調(diào)用時(shí)，可不傳入city參數(shù)：

>>> person('Jack', 24, job='Engineer')?

Jack 24 Beijing Engineer

使用命名關(guān)鍵字參數(shù)時(shí)，要特別注意，如果沒有可變參數(shù)，就必須加一個(gè)*作為特殊分隔符。如果缺少*，Python解釋器將無法識(shí)別位置參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù)：

def person(name, age, city, job):

? ?# 缺少 *，city和job被視為位置參數(shù)

? ?pass

參數(shù)組合

在Python中定義函數(shù)，可以用必選參數(shù)、默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù)，這5種參數(shù)都可以組合使用。但是請注意，參數(shù)定義的順序必須是：必選參數(shù)、默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)、命名關(guān)鍵字參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)。

比如定義一個(gè)函數(shù)，包含上述若干種參數(shù)：

def f1(a, b, c=0, *args, **kw):

? ?print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)

def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):

? ?print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)

在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，Python解釋器自動(dòng)按照參數(shù)位置和參數(shù)名把對應(yīng)的參數(shù)傳進(jìn)去。

>>> f1(1, 2)

a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}

>>> f1(1, 2, c=3)?

a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}

>>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b')

a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b')

kw = {}

>>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)?

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

>>> f2(1, 2, d=99, ext=None)?

a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None}

最神奇的是通過一個(gè)tuple和dict，你也可以調(diào)用上述函數(shù)：

>>> args = (1, 2, 3, 4)

>>> kw = {'d': 99, 'x': '#'}

>>> f1(*args, **kw)

?a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}

>>> args = (1, 2, 3)

>>> kw = {'d': 88, 'x': '#'}

>>> f2(*args, **kw)

a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}

所以，對于任意函數(shù)，都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調(diào)用它，無論它的參數(shù)是如何定義的。

?雖然可以組合多達(dá)5種參數(shù)，但不要同時(shí)使用太多的組合，否則函數(shù)接口的可理解性很差。

小結(jié)

• Python的函數(shù)具有非常靈活的參數(shù)形態(tài)，既可以實(shí)現(xiàn)簡單的調(diào)用，又可以傳入非常復(fù)雜的參數(shù)。

• 默認(rèn)參數(shù)一定要用不可變對象，如果是可變對象，程序運(yùn)行時(shí)會(huì)有邏輯錯(cuò)誤！

• 要注意定義可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)的語法：

• *args是可變參數(shù)，args接收的是一個(gè)tuple；

• **kw是關(guān)鍵字參數(shù)，kw接收的是一個(gè)dict。

• 以及調(diào)用函數(shù)時(shí)如何傳入可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)的語法：

• 可變參數(shù)既可以直接傳入：func(1, 2, 3)，又可以先組裝list或tuple，再通過*args傳入：func(*(1, 2, 3))；

• 關(guān)鍵字參數(shù)既可以直接傳入：func(a=1, b=2)，又可以先組裝dict，再通過**kw傳入：func(**{'a': 1, 'b': 2})。

• 使用*args和**kw是Python的習(xí)慣寫法，當(dāng)然也可以用其他參數(shù)名，但最好使用習(xí)慣用法。

• 命名的關(guān)鍵字參數(shù)是為了限制調(diào)用者可以傳入的參數(shù)名，同時(shí)可以提供默認(rèn)值。

• 定義命名的關(guān)鍵字參數(shù)在沒有可變參數(shù)的情況下不要忘了寫分隔符*，否則定義的將是位置參數(shù)。