“最不惊讶”和可变默认参数

Question

任何长期使用 Python 的人都会被以下问题困扰（或撕成碎片）：

 def foo(a=[]):
    a.append(5)
    return a

Python 新手会期望这个不带参数调用的函数总是返回只有一个元素的列表： [5] 。结果却截然不同，而且非常令人惊讶（对于新手而言）：

 >>> foo()
[5]
>>> foo()
[5, 5]
>>> foo()
[5, 5, 5]
>>> foo()
[5, 5, 5, 5]
>>> foo()

我的一位经理曾经第一次遇到这个功能，并称其为该语言的“戏剧性设计缺陷”。我回答说这个行为是有原因的，如果不了解内部结构，确实很费解和意想不到。但是，我无法（对自己）回答以下问题：在函数定义时而不是在函数执行时绑定默认参数的原因是什么？我怀疑经验丰富的行为是否具有实际用途（谁真正在 C 中使用了静态变量，而没有滋生错误？）

编辑：

Baczek 举了一个有趣的例子。结合您的大部分评论， 尤其是 Utaal 的 评论，我进一步阐述了：

 >>> def a():
...     print("a executed")
...     return []
...
>>>
>>> def b(x=a()):
...     x.append(5)
...     print(x)
...
a executed
>>> b()
[5]
>>> b()
[5, 5]

在我看来，设计决策似乎与将参数范围放在哪里有关：在函数内部，还是与它“在一起”？

在函数内部进行绑定意味着 x 在函数被调用时有效地绑定到指定的默认值，而不是定义，这会带来严重的缺陷： def 行将是“混合”的意思是部分绑定（函数对象）发生在定义时，部分（默认参数的分配）发生在函数调用时。

实际行为更加一致：当该行被执行时，该行的所有内容都会被评估，这意味着在函数定义时。

原文由 Stefano Borini 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

实际上，这不是设计缺陷，也不是内部结构或性能问题。它只是因为 Python 中的函数是一流的对象，而不仅仅是一段代码。

一旦你这样想，它就完全有道理了：函数是一个根据其定义求值的对象；默认参数是一种“成员数据”，因此它们的状态可能会从一个调用更改为另一个调用 - 与任何其他对象完全一样。

无论如何，effbot (Fredrik Lundh) 在 Python 中的默认参数值中 对这种行为的原因进行了很好的解释。我发现它非常清楚，我真的建议阅读它以更好地了解函数对象的工作原理。

原文由 rob 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 2

假设你有以下代码

fruits = ("apples", "bananas", "loganberries")

def eat(food=fruits):
    ...

当我看到 eat 的声明时，最不奇怪的是认为如果没有给出第一个参数，它将等于元组 ("apples", "bananas", "loganberries")

但是，假设稍后在代码中，我做了类似的事情

def some_random_function():
    global fruits
    fruits = ("blueberries", "mangos")

那么如果默认参数是在函数执行时绑定的而不是函数声明时，我会惊讶地（以一种非常糟糕的方式）发现 fruits 已经被改变了。这比发现上面的 foo 函数正在改变列表更令人惊讶。

真正的问题在于可变变量，所有语言都在某种程度上存在这个问题。这是一个问题：假设在 Java 中我有以下代码：

 StringBuffer s = new StringBuffer("Hello World!");
Map<StringBuffer,Integer> counts = new HashMap<StringBuffer,Integer>();
counts.put(s, 5);
s.append("!!!!");
System.out.println( counts.get(s) );  // does this work?

现在，我的地图在放入地图时是使用 StringBuffer 键的值，还是通过引用存储键？无论哪种方式，有人感到惊讶。要么是试图将对象从 Map 中取出的人使用与他们放入的值相同的值，要么是即使他们的密钥似乎也无法检索他们的对象的人’ re using 实际上是用于将其放入映射中的同一对象（这实际上是 Python 不允许将其可变内置数据类型用作字典键的原因）。

你的例子是 Python 新手会感到惊讶和被咬的一个很好的例子。但我认为，如果我们“解决”这个问题，那只会造成一种不同的情况，他们反而会被咬，而且这种情况会更不直观。此外，在处理可变变量时总是如此；您总是会遇到这样的情况，即某人可以根据他们正在编写的代码直观地期望一种或相反的行为。

我个人喜欢 Python 当前的方法：在定义函数时评估默认函数参数，并且该对象始终是默认值。我想他们可以使用一个空列表作为特殊情况，但那种特殊情况会引起更多的惊讶，更不用说向后不兼容了。

原文由 Eli Courtwright 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议