超详细！少数人才知道的 Python 函数定义详解

小鱼儿 2023-09-26 23:01 104阅读 0赞

Python 函数定义时支持可变数量的参数。

一、默认值参数

在 Python 中给函数的参数指定默认值是一种十分常见的使用方式，这样在调用函数时，可以使用比定义时更少的参数。

示例代码

def chat_request(response, retries=4, reminder='Please try again!'):
        while True:
            response = input(response)
            if response in ('y', 'yes'):
                return True
            if response in ('n', 'no'):
                return False
            retries = retries - 1
            if retries < 0:
                raise ValueError('invalid user response')
            print(reminder)

示例代码中定义的函数`chat_request`可以使用以下三种调用方式：

只给出必选实参response

**chat\_request('hello world!')**

给出一个可选实参retries

**chat\_request('please say no or yes', 2)**

给出所有实参response, retries, reminder

**chat\_request('please input your mind', 2, 'Dear Baby, but only yes or no!')**

默认值在 `定义` 作用域里的函数定义中求值，为理解这句话的含义，请看如下示例。

**Input:**

name = 'tony'
    
    def get_name(arg=name):
        print(arg)
    
    name = 'lily'
    get_name()

**Output:**

tony

PS: 默认值只计算一次，默认值为列表、字典或类实例等可变对象时，会产生与该规则不同的结果。

例如，下面的`get_num`函数会累积后续调用时传递的参数，可以发现输出结果与预期不一致。

**Input:**

def get_num(num, list1=[]):
        list1.append(num)
        return list1
    
    print(get_num(100))
    print(get_num(200))
    print(get_num(300))

**Output:**

[100]
    [100, 200]
    [100, 200, 300]

PS: 如果不想在后续调用之间共享默认值时，可采取以下方式改写`get_num`函数

**Input:**

def get_num(num, list1=None):
        if list1 is None:
            list1 = []
        list1.append(num)
        return list1
        
    print(get_num(100))
    print(get_num(200))
    print(get_num(300))

**Output:**

[100]
    [200]
    [300]

二、关键字参数

在 Python 中也可以使用`kwarg=value`形式的关键字参数来调用函数。

示例代码

def animal(name, state='active', action='fly', type='land'):
        print("This animal wouldn't", action, end=' ')
        print("if you reminder", name, "you are great.")
        print("-- general animal, the", type)
        print("-- They're", state, "!")

代码参数说明

`animal`函数接受一个必选参数（name）和三个可选参数（state, action 和 type）。

该函数有以下几种调用方式。

animal('jingmao')                                   # 1 positional argument
    animal(name='keji')                                 # 1 keyword argument
    animal(name='chaiquan', action='running')           # 2 keyword arguments
    animal(action='sleep', name='pig')                  # 2 keyword arguments
    animal('cat', 'smile', 'jump')                      # 3 positional arguments
    animal('bird', state='inactive')                    # 1 positional, 1 keyword

以下都是无效的调用方式。

animal()                       # required argument missing
    animal(name='rabbit', 'dead')  # non-keyword argument after a keyword argument
    animal('fox', name='bird')     # duplicate value for the same argument
    animal(profile='warning')      # unknown keyword argument

函数调用时，关键字参数必须跟在位置参数后面。所有传递的关键字参数都必须匹配一个函数接受的参数。

例如，profile 不是函数 animal 的有效参数，关键字参数的顺序并不重要。这也包括必选参数

PS: 不能对同一个参数多次赋值。

下面的举例就是一个反例

def get_name(name):
        print(name)
    
    get_name('dog', name='cat')
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: get_name() got multiple values for argument 'name'

在 Python 中形参还可以是 `**name` 形式，指接收一个字典（kwarg=value），该字典包含与函数中已定义形参对应之外的所有关键字参数。

`**name` 形参可以与 `*name`（指接收一个元组，该元组包含形参列表之外的位置参数）形参组合使用，请注意：`*name 必须在 **name 前面`

示例代码

**Input:**

def animalShop(animal_name, *arguments, **keywords):
        print("-- Do you have any", animal_name, "?")
        print("-- I'm sorry, we're all out of", animal_name)
        for argument in arguments:
            print(argument)
        print("*" * 40)
        for keyword in keywords:
            print(keyword, ":", keywords[keyword])

`animalShop`函数可以使用如下方式调用

animalShop("dog", "It's very Cute, sir.",
               "It's really very, VERY Smart, sir.",
               shopkeeper="tony",
               client="Online Shop",
               market="Chat Connect")

**Output:**

-- Do you have any dog ?
    -- I'm sorry, we're all out of dog
    It's very Cute, sir.
    It's really very, VERY Smart, sir.
    ****************************************
    shopkeeper : tony
    client : Online Shop
    market : Chat Connect

PS: 注意，关键字参数在输出结果中的顺序与调用函数时的顺序一致。

三、特殊参数

在 Python 函数中，默认情况下，参数可以`按位置`或`显式关键字`传递。

但为了让代码易读、高效，最好限制参数的传递方式，这样，开发者只需查看函数定义，即可确定参数项是`仅按位置`、`按位置或关键字`，还是`仅按关键字`传递。

函数定义如下：

def function(position_arg1, position_arg2, /, position_or_keyword, *, kwd1, kwd2):
       pass

在`function`函数定义中：

*  `position_arg1`和`position_arg2`仅仅只是位置参数
 *  `position_or_keyword`可以是位置参数也可以是关键字参数
 *  `kwd1`和`kwd2`仅仅只是关键字参数

PS: `/`和`*`是可选的，这些符号表明形参如何把参数值传递给函数：位置、位置或关键字、关键字。关键字形参也叫作命名形参。

3.1 位置或关键字参数

函数定义中未使用 / 和 \* 时，参数可以按位置或关键字传递给函数。

3.2 仅位置参数

细节补充一下，特定形参可以标记为 `仅限位置`。

*  `仅限位置`时，形参的顺序很重要，且这些形参不能用关键字传递。仅限位置形参应放在 `/` （正斜杠）前。
 *  `/` 用于在逻辑上分割仅限位置形参与其它形参。如果函数定义中没有 `/`，则表示没有仅限位置形参。
 *  `/` 后可以是 位置或关键字 或 仅限关键字 形参。

3.3 仅限关键字参数

细节补充一下，把形参标记为 `仅限关键字`，表明必须以关键字参数形式传递该形参，应在参数列表中第一个 仅限关键字 形参前添加 `*`。

示例代码

如下函数定义示例，注意 `/` 和 `*` 标记。

def standard_arg(arg):
        print(arg)
    
    def pos_only_arg(arg, /):
        print(arg)
    
    def kwd_only_arg(*, arg):
        print(arg)
    
    def union_example(pos_only, /, standard, *, kwd_only):
        print(pos_only, standard, kwd_only)

第一个函数定义 standard\_arg 是最常见的形式，对调用方式没有任何限制，**可以按位置也可以按关键字传递参数**

# 按位置传递参数
    standard_arg(200)
    200
    # 按关键字传递参数
    standard_arg(arg=200)
    200

第二个函数 pos\_only\_arg 的函数定义中有 /，**仅限使用位置形参**

# 按位置传递参数正常，无报错
    pos_only_arg(100)
    100
    
    # 按关键字传递参数异常，会抛异常
    pos_only_arg(arg=100)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: pos_only_arg() got some positional-only arguments passed as keyword arguments: 'arg'

第三个函数 kwd\_only\_args 的函数定义通过 `*` 表明**仅限关键字参数**

# 按位置传递参数异常，会抛异常
    kwd_only_arg(300)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: kwd_only_arg() takes 0 positional arguments but 1 was given
    
    # 按关键字传递参数正常，无报错
    kwd_only_arg(arg=300)
    3

最后一个函数 union\_example 在同一个函数定义中，使用了**全部三种调用方式**

# 第3个参数仅为关键字参数，这里使用位置参数传参，会报错
    union_example(100, 200, 300)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: union_example() takes 2 positional arguments but 3 were given
    
    # 第2个参数使用位置参数传参，无报错
    union_example(100, 200, kwd_only=300)
    输出：100 200 300
    
    # 第2个参数使用关键字参数传参，无报错
    union_example(100, standard=200, kwd_only=300)
    输出：100 200 300
    
    # 第1个参数仅为位置参数，这里使用关键字参数传参，会报错
    union_example(pos_only=100, standard=200, kwd_only=300)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: union_example() got some positional-only arguments passed as keyword arguments: 'pos_only'

位置参数与关键字参数key名称冲突

在 key\_error 函数定义中，kwargs 把 name 当作键，可能与位置参数 name 产生潜在冲突

**Input:**

def key_error(name, **kwargs):
        return 'name' in kwargs

**Output:**

key_error('tony', **{'name': 'lucy'})
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: key_error() got multiple values for argument 'name'

冲突解决方法

在位置参数 name 后加上 / （仅限位置参数）就可以了。

此时，函数定义把 name 当作位置参数，'name' 也可以作为关键字参数的键了。

即：仅限位置形参的名称可以在 `**kwargs 中使用，不会产生冲突。`

def key_error(name, **kwargs):
        return 'name' in kwargs
    
    key_error('tony', **{'name': 'lucy'})
    True

四、任意实参列表

在 Python 函数调用过程中使用任意数量的实参是不常见的，通常这些实参包含在元组中。

在可变数量的实参之前，可能有若干个普通参数，如下示例代码。

def person(p_file, separator, *args):
        p_file.write(separator.join(args))

`*args` 形参后的任何形式参数只能是仅限关键字参数，即只能用作关键字参数，不能用作位置参数，如下示例代码。

def test_concat(*args, sep="/"):
        return sep.join(args)
    
    test_concat("name", "sex", "age")
    'name/sex/age'
    test_concat("name", "sex", "age", sep=".")
    'name.sex.age'

五、解包实参列表

在 Python 中函数调用需要独立的位置参数，如果是可变数量的位置参数，它的实参在列表或元组里时，要执行相反的操作。

例如，常用的内置 `range()` 函数要求传递独立的 start 和 stop 实参。

如果这些参数不是独立的，则要在调用函数时，用 `*` 操作符把实参从列表或元组解包出来。

示例代码

list(range(1, 4))            # normal call with separate arguments
    输出：[1, 2, 3]
    
    moreNumber_args = [1, 4]
    list(range(*moreNumber_args)) # call with arguments unpacked from a list
    输出：[1, 2, 3]

同理，字典可以用 `**` 操作符传递关键字参数

def animal(name, state='active', action='fly'):
        print("This animal wouldn't", action, end=' ')
        print("if you reminder", name, "you are great.", end=' ')
        print("-- They're", state, "!")
     
    d = {"name": "dog", "state": "active", "action": "run"}
    
    animal(**d)
    输出：This animal wouldn't run if you reminder dog you are great. -- They're active !

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