深入讨论Python函数的参数的默认值所引发的问题的原因

本文将介绍使用mutable对象作为Python函数参数默认值潜在的危害，以及其实现原理和设计目的
陷阱重现

我们就用实际的举例来演示我们今天所要讨论的主要内容。

下面一段代码定义了一个名为 generate_new_list_with 的函数。该函数的本意是在每次调用时都新建一个包含有给定 element 值的list。而实际运行结果如下:
 

Python 2.7.9 (default, Dec 19 2014, 06:05:48)[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 6.0 (clang-600.0.56)] on darwinType "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.>>> def generate_new_list_with(my_list=[], element=None):...   my_list.append(element)...   return my_list...>>> list_1 = generate_new_list_with(element=1)>>> list_1[1]>>> list_2 = generate_new_list_with(element=2)>>> list_2[1, 2]>>>

可见代码运行结果并不和我们预期的一样。list_2在函数的第二次调用时并没有得到一个新的list并填入2，而是在第一次调用结果的基础上append了一个2。为什么会发生这样在其他编程语言中简直就是设计bug一样的问题呢？
准备知识：Python变量的实质

要了解这个问题的原因我们先需要一个准备知识，那就是：Python变量到底是如何实现的？

Python变量区别于其他编程语言的申明&赋值方式，采用的是创建&指向的类似于指针的方式实现的。即Python中的变量实际上是对值或者对象的一个指针（简单的说他们是值得一个名字）。我们来看一个例子。
 

p = 1p = p+1

对于传统语言，上面这段代码的执行方式将会是，先在内存中申明一个p的变量，然后将1存入变量p所在内存。执行加法操作的时候得到2的结果，将2这个数值再次存入到p所在内存地址中。可见整个执行过程中，变化的是变量p所在内存地址上的值

面这段代码中，Python实际上是现在执行内存中创建了一个1的对象，并将p指向了它。在执行加法操作的时候，实际上通过加法操作得到了一个2的新对象，并将p指向这个新的对象。可见整个执行过程中，变化的是p指向的内存地址
函数参数默认值陷阱的根本原因

一句话来解释：Python函数的参数默认值，是在编译阶段就绑定的。

现在，我们先从一段摘录来详细分析这个陷阱的原因。下面是一段从Python Common Gotchas中摘录的原因解释：

Python's default arguments are evaluated once when the function is defined, not each time the function is called (like it is in say, Ruby). This means that if you use a mutable default argument and mutate it, you will and have mutated that object for all future calls to the function as well.

可见如果参数默认值是在函数编译compile阶段就已经被确定。之后所有的函数调用时，如果参数不显示的给予赋值，那么所谓的参数默认值不过是一个指向那个在compile阶段就已经存在的对象的指针。如果调用函数时，没有显示指定传入参数值得话。那么所有这种情况下的该参数都会作为编译时创建的那个对象的一种别名存在。