浅谈Python3中函数参数传递方式

浅谈Python3中函数参数传递方式

之前在看北理工嵩天等老师的python3的课程，在第五周中老师讲到了函数的调用传递。老师讲了这样一个例子

#处理多个银行账户的余额信息
def addInterest(balances, rate):  
    for i in range(len(balances)):  
        balances[i] = balances[i] * (1+rate)  
def test():  
    amounts = [1000, 105, 3500, 739]  
    rate = 0.05  
    addInterest(amounts, rate)  
    print(amounts)  
  
test()  

在这个例子中可以看到为了处理多个银行账户设置了amounts这个列表，老师的原话是这样的：

“在test函数中一开始设置了amounts为4个值的列表，然后将amounts作为第一个参数传递给函数addInterest,并调用执行该函数，最后打印输出amounts的结果，运行结果如下：

[1050.0，110.25，3675.0，775.95] 

”

然后礼欣老师得出结论，以下为原话

“在这个例子中可以看到，amounts变量的值好像是被修改了，但是函数是不能改变变量本身即amounts的”
①

接下来是分析下函数的执行过程，过程如下图

addinterest()函数.png-267.9kB

分析原话如下

“接下来分析下整个执行过程，查看amounts输出结果是如何发生变化的。首先函数test的前两条语句建立了两个变量amounts和rate，然后控制传递给addinterest,这里amounts是一个包含4个整数类型值的列表对象，以实参的形式传递给函数addinterest形参balances,下一步执行函数addinterest，从0到length－1范围执行循环，并更新balances的值。”

重点来了：原话如下

“图中旧值 [1000, 105, 3500, 739]
并没有改变，只是Python又创建了一组新值[1050.0，110.25，3675.0，775.95]
,并且使列表对象指向该组新值，而旧值会在Python的垃圾数据回收的时候被清除掉③，从图中我们可以清楚的看出，为什么包含列表参数的程序addinterest修改了列表的值？但程序addinterest结束时存储在amounts中的是新balances的值，实际上变量amounts从来没有被改变过。”

“它（amounts，作者注）仍然指向的是调用addinterest函数之前的同一个列表，只是当控制返回到调用函数中时，列表呈现了被修改的状态”②

最后是得出结论，原话如下：

"通过上述过程我们可以了解到：Python的参数是通过值来传递的。但是如果变量是可变对象，比如是列表或者是图形对象，返回到调用程序后，该对象会呈现出被修改的状态。"

^_
注：课程原始视频部分结束。

看了老师的这段讲解之后产生了很多疑问：在前面（①处）讲的amounts是不能被修改的，但是在(②处)又说列表呈现了被修改的状态,这不是自相矛盾吗?在(③)处讲列表创建了新值并且使列表指向了新值,这里不就是说amounts发生了改变吗？怎么能说没变呢？最后结论也是列表呈现出了被修改的状态。这个结论云山雾绕，看得人似懂非懂。

那在Python3中参数变量是列表，在调用函数完返回后到底是被修改了还是没被修改呢？

为了弄清这个问题，我做了一个实验，id()可以查看变量在内存中的地址，这个值相当于一个对象的“身份证”。

# 处理多个银行账户的余额信息
def addInterest(balances, rates):
print()
print("第二处", id(balances))
    for i in range(len(balances)):
        balances[i]= balances[i]*(1+rates)
        print()
        print("第三处",id(balances))
def test():
    amounts = [1000,105,3500,739]
    print()
    print("第一处",id(amounts))
    rate = 0.05
    addInterest(amounts, rate)
    print()
    print(amounts)
    print()
    print("第四处",id(amounts))
test()

输出结果：

第一处 41203656

第二处 41203656

第三处 41203656

第三处 41203656

第三处 41203656

第三处 41203656

[1050.0, 110.25, 3675.0, 775.95]

第四处 41203656

在这个实验中可以清楚的看到，amounts这个对象的身份证号码在整个程序运行过程中从未变过，而非视频中老师讲的创建了新的列表对象。所以amounts作为一个列表对象在程序运行过程中是被直接修改了，是的就是直接被修改了，而非指向新balances的值。为什么可以得出这一结论？我们可以看下第一、三处的id，在未进入函数之前id是41203656（第一处），进入函数之后对象id仍然未变，函数运行完返回之后对象id仍然未变！

所以结论应该这样写会比较清楚：

改变参数值值的函数：
实参传给形参时，python的参数是通过值来传递的；
如果变量是可变对象（如列表或者图形对象），该对象会在函数中会被直接修改，返回到调用程序后也是被修改后的状态。

那是不是Python3中函数都是像这种传递方式呢？我们对课程视频中的另一个例子做一个简单的修改。

 # 计算单个银行账户余额
def addinterest(balance, rate):
    print("第二处", id(balance))
    newBalance = balance * (1 + rate)
    print()
    print("第三处", id(balance))
    print()
    print("第四处", id(newBalance))
    return newBalance


def main():
    amount = 1000
    print("第一处", id(amount))
    print()
    rate = 0.05
    amount = addinterest(amount, rate)
    print()
    print("第五处", id(amount))
    print()
    print(amount)
    print("第六处", id(amount))


main()

运行结果如下：

第一处 33533648

第二处 33533648

第三处 33533648

第四处 33563344

第五处 33563344

1050.0
第六处 33563344

不是说好的直接修改的吗？怎么身份证又变了？其实这里的对象amount是个常数，即为不可变对象，当在函数中要对对象进行处理时，由于对象不可变，只能新建一个新对象，然后return出新的对象了。

这个也就是目前网络上大部分博客的结论：
1、不可变对象作为函数参数，Python通过值传递；
2、 可变对象作为函数参数，Python通过引用传递。
注：Python中，数值类型（int和float）、字符串str、元组tuple都是不可变类型。而列表list、字典dict、集合set是可变类型。
（但是也有博客把这两个结论搞反了）

但是也有博客提出了一个类似这样的例子

def change(val):
    val = val + [10]
nums = [0, 1]
change(nums)
print(nums)

输出结果为

[0, 1]

其实这里是写的不严谨，不能直接用加号添加列表元素
可以改为这样

def change(val):
    newval = [10]
    val= val + newval
    
nums = [0, 1]
change(nums)
print(nums)

但是输出结果还是

[0, 1]

难道上面的结论不对吗？
其实这里要补充另外一种情况：对于可变对象作为函数参数，且参数不指向其他对象时，相当于引用传递；否则，若参数指向其他对象，则对参数变量的操作并不影响原变量的对象值

函数里的参数变量val指向了与nums不同的内存变量,所以函数里的参数变量val不影响原变量nums的值

3.png-23.8kB
这也是因为python的特性" 变量无类型，对象有类型 "。
变量是对内存空间的引用，当参数变量和原变量指向不同的内存空间时，操作互不影响。

用下面这个看下

def change(val):
    newval = [10]
    print("第二处",id(val))
    val = val + newval
    print("第三处",id(val))
nums = [0, 1]
print("第一处",id(nums))
change(nums)
print("第四处",id(nums))
print(nums)

运行结果如下：

第一处 39695944
第二处 39695944
第三处 39710024
第四处 39695944
[0, 1]

可以看到第一处的nums和第二处的val的内存地址完全一样，然后执行到第三处时，由于函数内VAL重新指向了别的内存变量，所以内存地址不同。但是最后结果要输出变量nums，即第一处第二处内存地址的值，所以和第三处的val就没关系了。其实这里的val是没有返回值的。

想要直接在列表中添加元素可以写成这样：

def change(val):
    val.append(10)
nums = [0, 1]
change(nums)
print(nums)

输出结果是

[0, 1, 10]

关于变量无类型，对象有类型可以这样理解：只有放在内存空间中的对象（也就是数据）才有类型，而变量是没有类型的。

如果还是不明白可以做这样一种比喻：变量就好比钓鱼者，湖水就好像内存，里面有各种各样的鱼，它们就是对象。钓鱼者（变量）的任务就是用某种方式把自己和鱼（对象）通过鱼线连接起来。那么，鱼（对象）是有类型的，有鲢鱼、鲫鱼、带鱼。钓鱼者（变量）没有类型，他钓到不同类型的鱼（对象）。

用钓鱼的比喻解释下上面的例子

def change(val):
    newval = [10]
    val= val + newval
    
nums = [0, 1]
change(nums)
print(nums)

1、钓鱼人已经钓了一桶鱼用nums桶装着，nums桶可以装很多鱼。

2、现在提着这个nums桶继续在湖里钓鱼，这时候nums桶暂时叫做装鱼桶val,突然钓鱼人钓了一条大鱼，发现装鱼桶val装不下，于是钓鱼人又在渔具店买了另一个大的装鱼桶VAL，把大鱼和之前的鱼一块装了。

钓鱼活动结束。
3、最后要看看那个叫nums的桶有哪些鱼，这时候当然只能看之前的情况。

即这个结论：对于可变对象作为函数参数，且参数不指向其他对象时，相当于引用传递；否则，若参数指向其他对象，则对参数变量的操作并不影响原变量的对象值。

同样的针对其他两个结论，也可以用这个比喻解释：

def change( val):
    newval = val + 10
    return  newval
num = 1
num = change(num)
print(num)

1、钓鱼人手上的东西num是个小蚯蚓。
2、钓鱼人拿着num去湖边钓鱼，小蚯蚓被大鱼吃了，钓鱼人钓到了一条大鱼，钓鱼人拿着鱼回家。
钓鱼活动结束。
3、问钓鱼人手上现在拿着什么东西num？当然是一条大鱼。

def change(val):
    val.append(10)
nums = [0, 1]
change(nums)
print(nums)

1、钓鱼人提着一个叫nums的桶，桶里装着2条鱼 2、钓鱼人来到湖边钓鱼，此时桶暂时叫装鱼桶val，钓鱼人钓到了一条鱼放进装鱼桶val。
钓鱼活动结束。
3、看看钓鱼人桶里的有几条鱼。

总结来说：

对于不可变对象作为函数参数，相当于C系语言的值传递；
对于可变对象作为函数参数，且参数不指向其他对象时，相当于C系语言的引用传递。
对于可变对象作为函数参数，参数指向其他对象，对参数变量的操作不影响原变量的值。