Python基礎(chǔ)-函數(shù)參數(shù)

寫(xiě)在前面

如非特別說(shuō)明，下文均基于Python3

摘要
本文詳細(xì)介紹了函數(shù)的各種形參類型，包括位置參數(shù)，默認(rèn)參數(shù)值，關(guān)鍵字參數(shù)，任意參數(shù)列表，強(qiáng)制關(guān)鍵字參數(shù)；也介紹了調(diào)用函數(shù)時(shí)傳遞實(shí)參的各種方式，包括位置實(shí)參，關(guān)鍵字實(shí)參以及使用*和**來(lái)解包序列和字典。

1. 概述

函數(shù)在一定程度上是為了重用而創(chuàng)建的。如果有一段非常優(yōu)秀的代碼段，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源下載的功能，如果沒(méi)有函數(shù)，將會(huì)在每次需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源下載的地方復(fù)制該段代碼。懶惰即美德，將這段代碼抽象為函數(shù)，在需要使用的地方調(diào)用即可。
函數(shù)的使用有以下好處：

• 增加代碼的可讀性。如在需要下載網(wǎng)絡(luò)資源的地方調(diào)用函數(shù)：download()，可以通過(guò)名字讀懂程序的目的；
• 增加代碼可重用性。相比復(fù)制大段代碼，調(diào)用函數(shù)的可操作性無(wú)疑更強(qiáng)；
• 增加可維護(hù)性。如果需要更改下載網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有使用函數(shù)的情況下，不得不在每個(gè)實(shí)用下載功能的地方修改，使用了函數(shù)，只需要修改函數(shù)即可；
• 減少犯錯(cuò)誤的可能性。在復(fù)制代碼的過(guò)程中，無(wú)疑會(huì)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)一些差錯(cuò)，而函數(shù)不會(huì)。

函數(shù)定義非常簡(jiǎn)單：

def func([formal_parameter1, ... formal_parameter1]):
    statement

以上函數(shù)定義的作用是創(chuàng)建函數(shù)對(duì)象，并且在當(dāng)前作用域創(chuàng)建名字func，指向函數(shù)對(duì)象，在可及該作用域范圍內(nèi)，可以使用名字func調(diào)用函數(shù)。定義函數(shù)時(shí)候參數(shù)列表中的名字是函數(shù)形參，調(diào)用函數(shù)用的參數(shù)是實(shí)參。

Python函數(shù)的參數(shù)十分強(qiáng)大，但相應(yīng)也為這種強(qiáng)大付出了相對(duì)復(fù)雜的代價(jià)。

函數(shù)定義時(shí)，函數(shù)的形參可以有以下幾種類型：

• 位置參數(shù) positional parameters，最常用的形參形式，位置比名字重要；
• 默認(rèn)參數(shù)值 default argument values，param_name = argu_value形式，為形參提供默認(rèn)值，必須放置在位置參數(shù)之后；
• 任意參數(shù)列表 arbitrary argument lists，*args形式，args以元組的形式接收未匹配的位置實(shí)參；
• 關(guān)鍵字形參字典 keyword arguments， **kwargs形式，kwargs以字典的形式接收未匹配的關(guān)鍵字實(shí)參，關(guān)鍵字參數(shù)需在任意參數(shù)列表之后；
• 強(qiáng)制關(guān)鍵字參數(shù) keyword-only arguments，在任意參數(shù)列表之后(或者在單獨(dú)的*之后)，調(diào)用是只能使用關(guān)鍵字實(shí)參。

函數(shù)調(diào)用時(shí)，實(shí)參可以由以下方式傳遞：

• 位置實(shí)參按照位置從左到右匹配，位置比名字重要；
• 關(guān)鍵字實(shí)參，通過(guò)明確形參的名字為其指定實(shí)參值。調(diào)用時(shí)關(guān)鍵字實(shí)參必須在位置實(shí)參之后，且形參列表中要有與之匹配的關(guān)鍵字形參；
• 解包列表/字典，使用*(sequence)從序列中解包位置實(shí)參，使用**(dict)的方式從字典中解包關(guān)鍵字實(shí)參。

當(dāng)這些不同的形參組合在一起時(shí)，構(gòu)成的函數(shù)參數(shù)列表將會(huì)相當(dāng)復(fù)雜，始終牢記實(shí)參形參匹配是位置參數(shù)優(yōu)先。而且，任意參數(shù)列表與關(guān)鍵字參數(shù)組合的形參列表，可以匹配任意方式的函數(shù)調(diào)用。

2. 位置參數(shù)

位置形參是最常見(jiàn)的形參類型，其中，位置比名字重要，因?yàn)樵趯?shí)參匹配是是按照位置來(lái)的：

# positional argument, name is not important, but order matters
def positional_argument(name, age):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('age->type:%s, value:%s' % (type(age), age))

調(diào)用時(shí)，如果改變實(shí)參位置，意義完全不同：

positional_argument('Richard', 20)
positional_argument(20, 'Richard')

位置形參和位置實(shí)參(統(tǒng)稱位置參數(shù))是最重要的參數(shù)類型，在參數(shù)匹配中它的優(yōu)先級(jí)是最高的。

3. 參數(shù)默認(rèn)值

有其他高級(jí)語(yǔ)言(如java)經(jīng)驗(yàn)的人知道，有重載函數(shù)這一說(shuō)法，兩個(gè)函數(shù)的名字相同，其參數(shù)列表不同，功能不同。調(diào)用者通過(guò)指定不同的實(shí)參，調(diào)用不同形參的重載函數(shù)。

但是在Python中沒(méi)有重載函數(shù)的說(shuō)法，因?yàn)槟J(rèn)參數(shù)值得存在，是的調(diào)用者在調(diào)用同一個(gè)函數(shù)的時(shí)候可以指定不同參數(shù)。雖然不支持重載，但是Python以默認(rèn)參數(shù)值的方式實(shí)現(xiàn)了重載函數(shù)的功能。

指定了默認(rèn)參數(shù)值的形參不能位于位置參數(shù)之前，因?yàn)閷?shí)參匹配是位置優(yōu)先的，這時(shí)在前面的指定了默認(rèn)值的參數(shù)會(huì)被位置實(shí)參覆蓋，導(dǎo)致后面的位置形參無(wú)法匹配到實(shí)參值而調(diào)用失?。?/p>

# default argument values, non-default argument cann't follow default argument
def default_argument_value(name, age = 20, id = '0001'):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('age->type:%s, value:%s' % (type(age), age))
    print('id->type:%s, value:%s' % (type(id), id))
    
# 調(diào)用時(shí)，可以有多種實(shí)參形式
# 指定唯一的強(qiáng)制參數(shù)
default_argument_value('Richard')
# 指定其中一個(gè)默認(rèn)參數(shù)
default_argument_value('Richard', 22)
# 指定全部參數(shù)
default_argument_value('Richard', 22, '002')

4. 任意參數(shù)列表

Python的函數(shù)相較于其他高級(jí)語(yǔ)言強(qiáng)大的地方在于，可以收集多余的未匹配到形參的實(shí)參。使用如下格式的形參：*args，收集到尚未匹配到形參的實(shí)際參數(shù)。

接收的額外位置實(shí)參以元組的形式存儲(chǔ)，且任意參數(shù)列表需要在位置參數(shù)之后：

# Arbitrary Argument Lists
# It receives a tuple containing the positional arguments beyond the formal parameter list. (*name must occur before **name.) 
# be last in the list of formal parameters, because they scoop up all remaining input arguments that are passed to the function

def arbitrary_arguments_list(name, age, *args):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('age->type:%s, value:%s' % (type(age), age))
    print('args->type:%s, value:%s' % (type(args), args))

# 實(shí)參1, 2, 3沒(méi)有位置形參匹配，被任意參數(shù)列表收集
arbitrary_arguments_list('Richard', 20, 1, 2, 3)

output：

name->type:<class 'str'>, value:Richard
age->type:<class 'int'>, value:20
args->type:<class 'tuple'>, value:(1, 2, 3)

5. 關(guān)鍵字參數(shù)

在調(diào)用函數(shù)時(shí)，通過(guò)位置參數(shù)方式調(diào)用，每個(gè)參數(shù)到底匹配哪個(gè)形參是不容易發(fā)現(xiàn)的，之后查看函數(shù)定義才能知道?？梢酝ㄟ^(guò)指定形參對(duì)應(yīng)的實(shí)參值的方式調(diào)用，這樣實(shí)參形參的匹配更加明了。

還是以位置形參為例：

# positional argument, name is not important, but order matters
def positional_argument(name, age):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('age->type:%s, value:%s' % (type(age), age))

在調(diào)用時(shí)可以通過(guò)關(guān)鍵字方式：

# keyword arguments. 
# In a function call, keyword arguments must follow positional arguments. 
# All the keyword arguments passed must match one of the arguments accepted by the function, and their order is not important.
positional_argument(age = 20, name = 'Richard')

關(guān)鍵字實(shí)參必須在位置實(shí)參之后，并且可以在形參列表中匹配到形參名字，否則調(diào)用失敗：

# 形參中沒(méi)有名為id的參數(shù)，所以調(diào)用失敗
positional_argument(age = 20, name = 'Richard', id = '003')

收集多余關(guān)鍵字實(shí)參
任意參數(shù)列表能夠接收沒(méi)有匹配到位置形參的實(shí)參，而關(guān)鍵字形參字典能夠接受為匹配到關(guān)鍵字參數(shù)的實(shí)參。通過(guò)如**kwargs的方式，收集尚未匹配的關(guān)鍵字實(shí)參，關(guān)鍵字參數(shù)字典也要在位置參數(shù)之后：

# keyword arguments dict **kwargs.
# It receives a dictionary containing all keyword arguments except for those corresponding to a formal parameter.
def keyword_argument_dict(name, age, **kwargs):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('age->type:%s, value:%s' % (type(age), age))
    print('kwargs->type:%s, value:%s' % (type(kwargs), kwargs))
keyword_argument_dict(name = 'Richard', age = 20, id = '0001', type = 'it')

output：

name->type:<class 'str'>, value:Richard
age->type:<class 'int'>, value:20
kwargs->type:<class 'dict'>, value:{'id': '0001', 'type': 'it'}

另外，關(guān)鍵字形參字典需要在任意參數(shù)列表之后。

6. 強(qiáng)制關(guān)鍵字參數(shù)

任意出現(xiàn)在*arg或者*之后的形參都是命名關(guān)鍵字參數(shù)，意味著它們只能作為關(guān)鍵字實(shí)參匹配，而非位置實(shí)參。

# Keyword only argument.
# Any formal parameters which occur after the *args parameter are ‘keyword-only’ arguments,
# meaning that they can only be used as keywords rather than positional arguments.
def keyword_only_argument(name, *, age, id):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('age->type:%s, value:%s' % (type(age), age))
    print('id->type:%s, value:%s' % (type(id), id))

keyword_only_argument('Richard', age = 20, id = '001')

output：

name->type:<class 'str'>, value:Richard
age->type:<class 'int'>, value:20
id->type:<class 'str'>, value:001

7. 序列和字典實(shí)參的解包

在函數(shù)調(diào)用時(shí)，使用*sequence將序列解包為位置實(shí)參；
使用**dict將字典解包為關(guān)鍵字實(shí)參。

def mix_param(name, *args, **kwargs):
    print('name->type:%s, value:%s' % (type(name), name))
    print('args->type:%s, value:%s' % (type(args), args))
    print('kwargs->type:%s, value:%s' % (type(kwargs), kwargs))

mix_param('Richard', *(1, 2, 3), **{'age':20, 'id':'001'})

output:

name->type:<class 'str'>, value:Richard
args->type:<class 'tuple'>, value:(1, 2, 3)
kwargs->type:<class 'dict'>, value:{'age': 20, 'id': '001'}

注意到*args解包為位置參數(shù)，而**kwargs解包為關(guān)鍵字參數(shù)，涵蓋了Python中所有可能出現(xiàn)的實(shí)參類型。因此，可以使用這兩個(gè)組合調(diào)用任意形參實(shí)行的函數(shù)：

def foo(x, y, z, m = 0, n = 0):
    print(x, y, z, m, n)

def call_foo(*args, **kwargs):
    print('Call foo!')
    foo(*args, **kwargs)

注意到call_foo函數(shù)中，args是一個(gè)元組，kwargs是一個(gè)字典，所以可以解包他們組合調(diào)用任意形參形式的函數(shù)。這一種方式在調(diào)用父類構(gòu)造函數(shù)時(shí)非常有用！