理解 Python 函數中的預設值機制
更新日期： 2025 年 1 月 23 日
本文為 python 打包與解構 系列文，第 1 篇：
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在 Python 中，函數的參數可以指定預設值，這讓函數更靈活易用。
然而，當預設值為可變物件（如串列或字典）時，可能會導致意外的行為。
本文將詳細解析這一現象，並提供正確的使用方法。
函數預設值的機制
Python 的函數預設值是在函數定義時計算並儲存的，且該值在後續的函數調用中會被重複使用。
如果預設值是一個可變物件（如串列、字典），則對該物件的修改會影響後續調用。
範例：預設值為串列的問題
def hi(a, num=[]): # 預設值 num 是一個空串列
num.append(a)
print(num)
hi(1) # 輸出 [1]
hi(2) # 輸出 [1, 2]
hi(3) # 輸出 [1, 2, 3]行為分析
預期輸出應為：
[1]
[2]
[3]但實際輸出卻是：
[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]原因是 num 的預設值 [] 在函數定義時被初始化，並在後續調用中共享同一個物件。
每次調用函數時，num.append(a) 都會修改同一個串列。
機制解析
函數的預設值是在定義階段，儲存在記憶體中的。
當使用預設值時，函數調用不會重新初始化該值，而是引用已有的物件。
流程圖解釋
函數定義階段：
num --> 空串列 []
第一次調用 hi(1)：
num 引用 --> [1]
第二次調用 hi(2)：
num 引用 --> [1, 2]
第三次調用 hi(3)：
num 引用 --> [1, 2, 3]解決方法
可以將預設值設為 None，在函數內部進行檢查並初始化：
def hi(a, num=None):
if num is None:
num = [] # 每次都創建一個新串列
num.append(a)
print(num)
hi(1) # 輸出 [1]
hi(2) # 輸出 [2]
hi(3) # 輸出 [3]範例 2：預設值為隨機數的問題
import random
def hi(n, m=random.randint(1, 100)): # 預設值 m 是隨機數
print(n + m)
hi(1)
hi(1)
hi(1)行為分析
預期輸出應該是每次 m 都是新的隨機值，但實際輸出如下：
93 (一個隨機數字)
93
93原因解析
與串列的情況類似，m 的預設值在函數定義階段已經計算並儲存，後續調用使用的都是同一個固定的值。
解決方案
與前述方法一致，可將預設值設為 None，在函數內部進行初始化：
import random
def hi(n, m=None):
if m is None:
m = random.randint(1, 100) # 每次調用重新生成隨機數
print(n + m)
hi(1) # 隨機輸出，如 42
hi(1) # 隨機輸出，如 57
hi(1) # 隨機輸出，如 89注意事項與建議
- 避免可變物件作為預設值：串列、字典等可變物件應該避免直接作為函數參數的預設值。
- 使用
None作為哨兵值：將預設值設為None，在函數內部進行初始化，確保每次調用不共享同一物件。 - 對函數的預設值保持謹慎：特別是在涉及隨機數或需要獨立記憶體空間的場景中，務必檢查預設值的行為。
結語
Python 函數的預設值機制雖然靈活，但其特性可能導致意外的行為，尤其是當預設值為可變物件時。
理解預設值的初始化時機以及共享記憶體的特性，能幫助開發者避免相關錯誤。
在實際使用中，推薦使用 None 作為哨兵值，結合內部初始化邏輯，確保函數行為的正確性與可預測性。