使用可变对象作为python函数默认参数引发的问题

写python的都知道，python函数或者方法可以使用默认参数，比如

def foo(arg=None):
    print(arg)
 
foo()
  
foo("hello world")

一个很简单的函数，参数arg默认使用None，当调用foo函数时，可以传入一个参数，也可以不传入参数，运行结果如下

None
hello world

这很好理解。默认参数是python一个很好的特性。

但是如果使用可变对象作为默认参数，就会引发问题。之前写过一个脚本，bug不断，后来终于找到了原因。下面引用Fluent python中的一个例子加以说明。

废话不多说，直接上代码

"""可变对象作为默认参数传入到函数引发的问题"""


class Bus:
    def __init__(self, passengers=[]):
        self.passengers = passengers

    def pick(self, a_passenger):
        self.passengers.append(a_passenger)

    def drop(self, a_passenger):
        self.passengers.remove(a_passenger)


if __name__ == '__main__':
    bus1 = Bus(['Alice', 'Jeff', 'ethan'])
    print(bus1.passengers)
    bus1.pick("Simon")
    print(bus1.passengers)  # 到此为止并没什么问题

    # 接下来问题来了, 创建了两个Bus对象，并进行操作。
    bus2 = Bus()
    print(bus2.passengers)
    bus2.pick("Alice")   # "Alice"上了bus2
    print(bus2.passengers)  # 打印bus2的乘客列表
    bus3 = Bus()   # 创建另一个Bus实例，同样不传入参数(使用默认[]参数)
    print(bus3.passengers)  # 打印bus3的乘客列表

    bus3.pick("alex")
    print(bus3.passengers)
    print(bus2.passengers)
    print(bus3.passengers is bus2.passengers)

    print(bus3.passengers is bus1.passengers)

下面来看运行结果

['Alice', 'Jeff', 'ethan']
['Alice', 'Jeff', 'ethan', 'Simon']
[]
['Alice']
['Alice']
['Alice', 'alex']
['Alice', 'alex']
True
False

从结果可以看出，bus1这个对象似乎没什么问题，而bus2和bus3对象的passengers属性似乎是同一个。为什么会这样呢？

我们先来分析下Bus这个类

定义了一个Bus类，有一个__init__方法，pick方法和drop方法。__init__方法有一个默认参数，即passengers=[]。

大家应该都知道在python中列表对象([])是可变对象。 

当创建bus1对象的时候，传入了实实在在的passengers参数(一个非空列表)

当创建bus2和bus3对象的时候，没有传入参数，所以会使用默认参数([])

然后我对这几个Bus实例进行操作（调用pick或drop方法，即插入或者删除passengers列表中的乘客）

从结果可以很直观的看出来，bus1.passengers 并没什么问题，一切按照我们的预期进行。但是bus2的乘客"Alice"为什么会出现在bus3上？ bus3的乘客“alex”为什么又会出现在bus2上？？？

其实这就是用可变对象作为默认参数引发的后果。因为当使用默认参数定义了一个函数/方法之后，加载模块的时候已经初始化了这个可变对象，所以当你调用这个函数/方法的时候，如果你未传入参数(即使用了默认参数)， 则对函数/方法的不同调用，其实传入的是同一个可变对象(上面例子中是一个空列表)。 

下面请看

class Bus:
    def __init__(self, passengers=[]):
        self.passengers = passengers
 
    def pick(self, a_passenger):
        self.passengers.append(a_passenger)
 
    def drop(self, a_passenger):
        self.passengers.remove(a_passenger) 

if __name__ == '__main__':
    print(Bus.__init__.__defaults__)

运行结果

([],)

在这个例子中，并没有初始化Bus类， 而__init__方法的__defaults__属性，是一个空列表， 也就是说，在完成__init__方法定义的时候，就已经初始化了默认参数(一个空列表)， 因为列表是可变对象，所以后续对Bus类的引用就会引发问题。

至此，问题原因很明确了，就是可变对象导致了这个问题，因此千万不要使用可变对象作为python函数/方法的默认参数， 一般建议使用None作为默认参数，即

def foo(arg=None):
     pass