如何避免Python中默认参数带来的陷阱

Python编程中，我们有时会给函数或方法提供默认参数。然而，这种做法在某些情况下可能会导致意想不到的行为，尤其是当默认参数是可变对象（例如列表、字典或类实例对象）时。本文将通过几个具体的例子来解释这个问题，并提供解决方案。

问题示例

示例一：`HauntedBus`类

首先，考虑以下HauntedBus类：

class HauntedBus:"""A bus model haunted by ghost passengers"""def __init__(self, passengers=[]):self.passengers = passengersdef pick(self, name):self.passengers.append(name)def drop(self, name):self.passengers.remove(name)

在这个类中，passengers参数有一个默认值[]。现在，我们创建两个HauntedBus实例，并向第一个实例添加乘客：

bus1 = HauntedBus()
bus1.pick("小明")
bus1.pick("小红")
print(bus1.passengers)  # 输出: ['小明', '小红']bus2 = HauntedBus()
print(bus2.passengers)  # 输出: ['小明', '小红']

你可能会预期bus2的乘客列表应该是空的，但实际输出表明它包含了bus1的乘客。这是为什么呢？

示例二：使用字典作为默认参数

def add_entry(key, value, dictionary={}):dictionary[key] = valuereturn dictionaryd1 = add_entry('name', 'Alice')
print(d1)  # 输出: {'name': 'Alice'}d2 = add_entry('age', 30)
print(d2)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 30}

在这个例子中，dictionary参数的默认值是一个空字典。第一次调用add_entry函数时，向字典中添加了键值对'name': 'Alice'。第二次调用时，字典中已经有了之前添加的键值对，所以又添加了键值对'age': 30。发现两次调用共享了同一个字典。

示例三：使用自定义类对象作为默认参数

class DefaultObject:def __init__(self):self.data = []print("DefaultObject Init")def add_to_default(obj=DefaultObject()):obj.data.append(1)return obj.dataresult1 = add_to_default()
print(result1)  # 输出: [1]result2 = add_to_default()
print(result2)  # 输出: [1, 1]

在这个例子中，obj参数的默认值是一个DefaultObject实例。第一次调用add_to_default函数时，向data列表中添加了数字1。第二次调用时，data列表中已经有了一个1，所以又添加了一个1。发现两次调用共享了同一个DefaultObject实例。

原因解析

在Python中，默认参数是在函数定义的时候只初始化一次的，而不是每次调用函数时重新初始化。如果默认参数是一个可变类型/对象，那么后续对这个函数的调用将共享同一个默认参数对象。

解决方案

为了解决这个问题，我们可以使用None作为默认参数值，并在函数内部进行检查和初始化。这样每次创建新实例时都会创建一个新的可变对象，从而避免不同实例或调用之间共享同一个默认参数对象。

修复后的`HauntedBus`类

class HauntedBus:"""A bus model haunted by ghost passengers"""def __init__(self, passengers=None):if passengers is None:passengers = []self.passengers = passengersdef pick(self, name):self.passengers.append(name)def drop(self, name):self.passengers.remove(name)

现在，我们再次创建两个HauntedBus实例并测试：

bus1 = HauntedBus()
bus1.pick("小明")
bus1.pick("小红")
print(bus1.passengers)  # 输出: ['小明', '小红']bus2 = HauntedBus()
print(bus2.passengers)  # 输出: []

这样，每个实例都有自己独立的乘客列表，不会相互影响。

修复后的`add_entry`函数

def add_entry(key, value, dictionary=None):if dictionary is None:dictionary = {}dictionary[key] = valuereturn dictionaryd1 = add_entry('name', 'Alice')
print(d1)  # 输出: {'name': 'Alice'}d2 = add_entry('age', 30)
print(d2)  # 输出: {'age': 30}

通过将默认参数设置为None并在函数内部进行初始化，每次调用add_entry函数时都会创建一个新的字典，从而避免不同调用之间共享同一个字典。

修复后的`add_to_default`函数

class DefaultObject:def __init__(self):self.data = []print("DefaultObject Init")def add_to_default(obj=None):if obj is None:obj = DefaultObject()obj.data.append(1)return obj.dataresult1 = add_to_default()
print(result1)  # 输出: [1]result2 = add_to_default()
print(result2)  # 输出: [1]

通过将默认参数设置为None并在函数内部进行初始化，每次调用add_to_default函数时都会创建一个新的DefaultObject实例，从而避免不同调用之间共享同一个实例。