淺談Python3中函數(shù)參數(shù)傳遞方式

之前在看北理工嵩天等老師的python3的課程煮纵，在第五周中老師講到了函數(shù)的調(diào)用傳遞勇皇。老師講了這樣一個(gè)例子

#處理多個(gè)銀行賬戶的余額信息
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()  

在這個(gè)例子中可以看到為了處理多個(gè)銀行賬戶設(shè)置了amounts這個(gè)列表劲赠，老師的原話是這樣的：

“在test函數(shù)中一開始設(shè)置了amounts為4個(gè)值的列表切距，然后將amounts作為第一個(gè)參數(shù)傳遞給函數(shù)addInterest,并調(diào)用執(zhí)行該函數(shù)啥供，最后打印輸出amounts的結(jié)果忘伞，運(yùn)行結(jié)果如下：

[1050.0，110.25微峰，3675.0舷丹，775.95] 

”

然后禮欣老師得出結(jié)論，以下為原話

“在這個(gè)例子中可以看到蜓肆，amounts變量的值好像是被修改了颜凯，但是函數(shù)是不能改變變量本身即amounts的”
①

接下來(lái)是分析下函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，過(guò)程如下圖

addinterest()函數(shù).png-267.9kB

分析原話如下

“接下來(lái)分析下整個(gè)執(zhí)行過(guò)程仗扬，查看amounts輸出結(jié)果是如何發(fā)生變化的症概。首先函數(shù)test的前兩條語(yǔ)句建立了兩個(gè)變量amounts和rate，然后控制傳遞給addinterest,這里amounts是一個(gè)包含4個(gè)整數(shù)類型值的列表對(duì)象早芭，以實(shí)參的形式傳遞給函數(shù)addinterest形參balances,下一步執(zhí)行函數(shù)addinterest彼城，從0到length－1范圍執(zhí)行循環(huán)，并更新balances的值逼友。”

重點(diǎn)來(lái)了：原話如下

“圖中舊值 [1000, 105, 3500, 739]
并沒有改變秤涩，只是Python又創(chuàng)建了一組新值[1050.0帜乞，110.25，3675.0筐眷，775.95]
,并且使列表對(duì)象指向該組新值黎烈，而舊值會(huì)在Python的垃圾數(shù)據(jù)回收的時(shí)候被清除掉③，從圖中我們可以清楚的看出匀谣，為什么包含列表參數(shù)的程序addinterest修改了列表的值照棋？但程序addinterest結(jié)束時(shí)存儲(chǔ)在amounts中的是新balances的值，實(shí)際上變量amounts從來(lái)沒有被改變過(guò)武翎。”

“它（amounts烈炭，作者注）仍然指向的是調(diào)用addinterest函數(shù)之前的同一個(gè)列表，只是當(dāng)控制返回到調(diào)用函數(shù)中時(shí)宝恶，列表呈現(xiàn)了被修改的狀態(tài)”②

最后是得出結(jié)論符隙，原話如下：

"通過(guò)上述過(guò)程我們可以了解到：Python的參數(shù)是通過(guò)值來(lái)傳遞的。但是如果變量是可變對(duì)象垫毙，比如是列表或者是圖形對(duì)象霹疫，返回到調(diào)用程序后，該對(duì)象會(huì)呈現(xiàn)出被修改的狀態(tài)综芥。"

^_
注：課程原始視頻部分結(jié)束丽蝎。

看了老師的這段講解之后產(chǎn)生了很多疑問：在前面（①處）講的amounts是不能被修改的，但是在(②處)又說(shuō)列表呈現(xiàn)了被修改的狀態(tài),這不是自相矛盾嗎?在(③)處講列表創(chuàng)建了新值并且使列表指向了新值,這里不就是說(shuō)amounts發(fā)生了改變嗎膀藐？怎么能說(shuō)沒變呢屠阻？最后結(jié)論也是列表呈現(xiàn)出了被修改的狀態(tài)红省。這個(gè)結(jié)論云山霧繞，看得人似懂非懂栏笆。

那在Python3中參數(shù)變量是列表类腮，在調(diào)用函數(shù)完返回后到底是被修改了還是沒被修改呢？

為了弄清這個(gè)問題蛉加，我做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)蚜枢，id()可以查看變量在內(nèi)存中的地址，這個(gè)值相當(dāng)于一個(gè)對(duì)象的“身份證”针饥。

# 處理多個(gè)銀行賬戶的余額信息
def addInterest(balances, rates):
print()
print("第二處", id(balances))
    for i in range(len(balances)):
        balances[i]= balances[i]*(1+rates)
        print()
        print("第三處",id(balances))
def test():
    amounts = [1000,105,3500,739]
    print()
    print("第一處",id(amounts))
    rate = 0.05
    addInterest(amounts, rate)
    print()
    print(amounts)
    print()
    print("第四處",id(amounts))
test()

輸出結(jié)果：

第一處 41203656

第二處 41203656

第三處 41203656

第三處 41203656

第三處 41203656

第三處 41203656

[1050.0, 110.25, 3675.0, 775.95]

第四處 41203656

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以清楚的看到厂抽，amounts這個(gè)對(duì)象的身份證號(hào)碼在整個(gè)程序運(yùn)行過(guò)程中從未變過(guò)，而非視頻中老師講的創(chuàng)建了新的列表對(duì)象丁眼。所以amounts作為一個(gè)列表對(duì)象在程序運(yùn)行過(guò)程中是被直接修改了筷凤，是的就是直接被修改了，而非指向新balances的值苞七。為什么可以得出這一結(jié)論藐守？我們可以看下第一、三處的id蹂风，在未進(jìn)入函數(shù)之前id是41203656（第一處）卢厂，進(jìn)入函數(shù)之后對(duì)象id仍然未變，函數(shù)運(yùn)行完返回之后對(duì)象id仍然未變惠啄！

所以結(jié)論應(yīng)該這樣寫會(huì)比較清楚：

改變參數(shù)值值的函數(shù)：
實(shí)參傳給形參時(shí)慎恒，python的參數(shù)是通過(guò)值來(lái)傳遞的；
如果變量是可變對(duì)象（如列表或者圖形對(duì)象）撵渡，該對(duì)象會(huì)在函數(shù)中會(huì)被直接修改融柬，返回到調(diào)用程序后也是被修改后的狀態(tài)。

那是不是Python3中函數(shù)都是像這種傳遞方式呢趋距？我們對(duì)課程視頻中的另一個(gè)例子做一個(gè)簡(jiǎn)單的修改粒氧。

 # 計(jì)算單個(gè)銀行賬戶余額
def addinterest(balance, rate):
    print("第二處", id(balance))
    newBalance = balance * (1 + rate)
    print()
    print("第三處", id(balance))
    print()
    print("第四處", id(newBalance))
    return newBalance


def main():
    amount = 1000
    print("第一處", id(amount))
    print()
    rate = 0.05
    amount = addinterest(amount, rate)
    print()
    print("第五處", id(amount))
    print()
    print(amount)
    print("第六處", id(amount))


main()

運(yùn)行結(jié)果如下：

第一處 33533648

第二處 33533648

第三處 33533648

第四處 33563344

第五處 33563344

1050.0
第六處 33563344

不是說(shuō)好的直接修改的嗎？怎么身份證又變了节腐？其實(shí)這里的對(duì)象amount是個(gè)常數(shù)靠欢，即為不可變對(duì)象，當(dāng)在函數(shù)中要對(duì)對(duì)象進(jìn)行處理時(shí)铜跑，由于對(duì)象不可變门怪，只能新建一個(gè)新對(duì)象，然后return出新的對(duì)象了锅纺。

這個(gè)也就是目前網(wǎng)絡(luò)上大部分博客的結(jié)論：
1掷空、不可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)，Python通過(guò)值傳遞；
2坦弟、 可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)护锤，Python通過(guò)引用傳遞。
注：Python中酿傍，數(shù)值類型（int和float）烙懦、字符串str、元組tuple都是不可變類型赤炒。而列表list氯析、字典dict、集合set是可變類型莺褒。
（但是也有博客把這兩個(gè)結(jié)論搞反了）

但是也有博客提出了一個(gè)類似這樣的例子

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

輸出結(jié)果為

[0, 1]

其實(shí)這里是寫的不嚴(yán)謹(jǐn)掩缓，不能直接用加號(hào)添加列表元素
可以改為這樣

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

但是輸出結(jié)果還是

[0, 1]

難道上面的結(jié)論不對(duì)嗎？
其實(shí)這里要補(bǔ)充另外一種情況：對(duì)于可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)遵岩，且參數(shù)不指向其他對(duì)象時(shí)你辣，相當(dāng)于引用傳遞；否則尘执，若參數(shù)指向其他對(duì)象舍哄，則對(duì)參數(shù)變量的操作并不影響原變量的對(duì)象值

函數(shù)里的參數(shù)變量val指向了與nums不同的內(nèi)存變量,所以函數(shù)里的參數(shù)變量val不影響原變量nums的值

3.png-23.8kB

用下面這個(gè)看下

def change(val):
    newval = [10]
    print("第二處",id(val))
    val = val + newval
    print("第三處",id(val))
nums = [0, 1]
print("第一處",id(nums))
change(nums)
print("第四處",id(nums))
print(nums)

運(yùn)行結(jié)果如下：

第一處 39695944
第二處 39695944
第三處 39710024
第四處 39695944
[0, 1]

可以看到第一處的nums和第二處的val的內(nèi)存地址完全一樣签孔，然后執(zhí)行到第三處時(shí)叉讥，由于函數(shù)內(nèi)VAL重新指向了別的內(nèi)存變量窘行，所以內(nèi)存地址不同。但是最后結(jié)果要輸出變量nums图仓，即第一處第二處內(nèi)存地址的值罐盔，所以和第三處的val就沒關(guān)系了。其實(shí)這里的val是沒有返回值的救崔。

想要直接在列表中添加元素可以寫成這樣：

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

輸出結(jié)果是

[0, 1, 10]

關(guān)于變量無(wú)類型惶看，對(duì)象有類型可以這樣理解：只有放在內(nèi)存空間中的對(duì)象（也就是數(shù)據(jù)）才有類型，而變量是沒有類型的六孵。

如果還是不明白可以做這樣一種比喻：變量就好比釣魚者纬黎，湖水就好像內(nèi)存，里面有各種各樣的魚劫窒，它們就是對(duì)象本今。釣魚者（變量）的任務(wù)就是用某種方式把自己和魚（對(duì)象）通過(guò)魚線連接起來(lái)。那么，魚（對(duì)象）是有類型的冠息，有鰱魚挪凑、鯽魚、帶魚逛艰。釣魚者（變量）沒有類型躏碳，他釣到不同類型的魚（對(duì)象）。

用釣魚的比喻解釋下上面的例子

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

1散怖、釣魚人已經(jīng)釣了一桶魚用nums桶裝著菇绵，nums桶可以裝很多魚。

2杭抠、現(xiàn)在提著這個(gè)nums桶繼續(xù)在湖里釣魚脸甘，這時(shí)候nums桶暫時(shí)叫做裝魚桶val,突然釣魚人釣了一條大魚，發(fā)現(xiàn)裝魚桶val裝不下偏灿，于是釣魚人又在漁具店買了另一個(gè)大的裝魚桶VAL丹诀，把大魚和之前的魚一塊裝了。

釣魚活動(dòng)結(jié)束翁垂。
3铆遭、最后要看看那個(gè)叫nums的桶有哪些魚，這時(shí)候當(dāng)然只能看之前的情況沿猜。

即這個(gè)結(jié)論：對(duì)于可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)枚荣，且參數(shù)不指向其他對(duì)象時(shí)，相當(dāng)于引用傳遞啼肩；否則橄妆，若參數(shù)指向其他對(duì)象，則對(duì)參數(shù)變量的操作并不影響原變量的對(duì)象值祈坠。

同樣的針對(duì)其他兩個(gè)結(jié)論害碾，也可以用這個(gè)比喻解釋：

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

1、釣魚人手上的東西num是個(gè)小蚯蚓赦拘。
2慌随、釣魚人拿著num去湖邊釣魚，小蚯蚓被大魚吃了躺同，釣魚人釣到了一條大魚阁猜，釣魚人拿著魚回家。
釣魚活動(dòng)結(jié)束蹋艺。
3剃袍、問釣魚人手上現(xiàn)在拿著什么東西num？當(dāng)然是一條大魚捎谨。

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

1民效、釣魚人提著一個(gè)叫nums的桶隘击，桶里裝著2條魚 2、釣魚人來(lái)到湖邊釣魚研铆，此時(shí)桶暫時(shí)叫裝魚桶val埋同，釣魚人釣到了一條魚放進(jìn)裝魚桶val。
釣魚活動(dòng)結(jié)束棵红。
3凶赁、看看釣魚人桶里的有幾條魚。

總結(jié)來(lái)說(shuō)：

對(duì)于不可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)逆甜，相當(dāng)于C系語(yǔ)言的值傳遞虱肄；
對(duì)于可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)，且參數(shù)不指向其他對(duì)象時(shí)交煞，相當(dāng)于C系語(yǔ)言的引用傳遞咏窿。
對(duì)于可變對(duì)象作為函數(shù)參數(shù)，參數(shù)指向其他對(duì)象素征，對(duì)參數(shù)變量的操作不影響原變量的值集嵌。