Python函数的参数传递及其原理分析

Python作为一门高级编程语言，函数是其中最核心的概念之一，是完成复杂功能的重要组成部分。即使其他程序设计语言与Python在函数定义、调用等方面有所不同，但函数的本质和定义思想都是相似的，那就是输入参数，进行运算或操作，输出结果。

另外，Python函数支持多种形式的参数，来满足不同需求的函数调用，比如默认参数、不定长参数、关键字参数等。各种参数类型，如何传递参数及其实现原理也是本文要探讨的内容。

一、函数参数

在Python中，函数参数包括：形式参数、实际参数。形参是定义函数时设定的参数，实参是函数调用时传递的参数。

Python的函数定义通常形如下：

def function_name(parameters):
    function_body
    return value

函数参数的完整定义格式： def Function_Name( arg1, arg2, ... argn):

其中arg1、arg2、…argn为参数列表，可以包括位于函数定义的任何位置，可以有零个或多个。也即，Python函数的参数又可区分为位置参数及关键字参数。下面说一下具体实现方法。

1.位置参数

定义方式：直接在括号中赋给形参参数，在调用时，该参数的值应该传递在函数的实参列表中，并且根据位置进行匹配与传递。

下面是一个位置参数的例子：

def runoob(a,b):
    print("a=",a)
    print("b=",b)

#这里函数runoob有两个形参a和b
runoob(1,2)

上面的代码，输出结果为：

a= 1
b= 2

2.默认参数

定义方式：给形参设置一个默认值，在函数调用时若没有传入其对应的实际参数，就会使用默认值，而不会出现TypeError 错误。

下面是一个默认参数的例子：

def default_arg(name, age=18):
    print(name, age)

#调用时，可以有一个或两个参数
default_arg('Alice', 19)
default_arg('Tom')

上面代码输出结果为：

Alice 19
Tom 18

3.不定长参数

在Python中，提供了三种不定长参数的定义方式：*args, **kwargs和*非捕获引用。

a).*args

该参数定义为一个元组，用在函数传递不固定数量的非关键字参数时使用。注意，*args可以在args之后还可以有参数。例如：

def printargs(a, *args, b):
    print(a)
    for arg in args:
        print(arg)
    print(b)

#可以调用printargs函数如下
printargs('alice', 'bob', 'eve', b='Tom')

上面代码输出结果为：

alice
bob
eve
Tom

b)**kwargs

该参数定义为一个字典，用在函数传递不固定数量的关键字参数时使用。注意，这里的**kwargs可以在kwargs之后，还可以有其他的参数。例如：

def example(a, x=1, y=2, **args):
    print(a)
    print(args)

#调用了example, 其中a是位置参数， x=1, y=2是关键字参数，*kwargs捕获之外的关键字参数
example(1, y=10, x=20, z=30, w=40)

上面代码输出结果为：

1
{'z': 30, 'w': 40}

c)*非捕获引用

这种定义方式使用一个*符号来引用其他参数，并可以在参考到以命名方式传递参数时使用。它的作用就是把一些指定的位置参数传递到接收过程的后序部分，这些位置参数能够在调用中按照顺序被传递。

这个符号通常在函数定义中的参数列表的末尾，这表明这个参数希望捕获之外的所有位置参数的引用。例如：

def add(a, b, *, c, d):
    return a + b + c + d

#调用add函数，必须传递参数c和d，而非以位置参数传递
add(1, 2, c=3, d=4)

上面代码输出结果为：

10

二、参数传递

在Python中，参数可以按照引用传递。根据传递类型的不同，参数分为 不变对象（像数值、字符串、元组等） 和 可变对象（像字典、列表等）。

值类型变量和其对应形参进行按值传递，它们是在栈内存中被分配和释放的，这就是python pass by value(按值传递)。列表和字典在程序中是以引用方式传递的：当一个列表变量或字典变量被添加到形参列表中后，实参和形参变量将引用同一个列表或字典对象，这就是python pass by reference(按引用传递)。

下面的例子说明可变(引用)对象和不变(值)对象的参数传递情况。

def immutable_arg(a):
    a += 2   # 注意这里的赋值是将变量重新赋值给了一个新的值地址，而不是修改一个原地址上的值
    print(a)

def mutable_arg(a):
    a.append(1)
    print(a)

immutable_num = 10
immutable_arg(immutable_num) #输出12
print(immutable_num) #输出10

mutable_list = [1,2,3]
mutable_arg(mutable_list) #输出 [1, 2, 3, 1]
print(mutable_list) #输出 [1, 2, 3, 1]

三、总结

Python提供了三种参数传递方式，位置参数、默认参数和不定长参数。同时，Python也用按值传递和按引用传递两种方式来进行参数传递。通过本文的讲解，我们可以更好理解Python函数的参数传递及其原理分析。