開發中常遇到的Python陷阱和注意點

pythontab發表於2016-02-03

最近使用Python的過程中遇到了一些坑,例如用datetime.datetime.now()這個可變物件作為函式的預設引數,模組迴圈依賴等等。

在此記錄一下,方便以後查詢和補充。

避免可變物件作為預設引數

在使用函式的過程中,經常會涉及預設引數。在Python中,當使用可變物件作為預設引數的時候,就可能產生非預期的結果。

下面看一個例子:

def append_item(a = 1, b = []):
    b.append(a)
    print b
    
append_item(a=1)
append_item(a=3)
append_item(a=5)

結果為:

[1]
[1, 3]
[1, 3, 5]

從結果中可以看到,當後面兩次呼叫append_item函式的時候,函式引數b並沒有被初始化為[],而是保持了前面函式呼叫的值。

之所以得到這個結果,是因為在Python中,一個函式引數的預設值,僅僅在該函式定義的時候,被初始化一次。

下面看一個例子證明Python的這個特性:

class Test(object):  
    def __init__(self):  
        print("Init Test")  
          
def arg_init(a, b = Test()):  
    print(a)  
arg_init(1)  
arg_init(3)  
arg_init(5)

結果為:

Init Test
1
3
5

從這個例子的結果就可以看到,Test類僅僅被例項化了一次,也就是說預設引數跟函式呼叫次數無關,僅僅在函式定義的時候被初始化一次。

可變預設引數的正確使用

對於可變的預設引數,我們可以使用下面的模式來避免上面的非預期結果:

def append_item(a = 1, b = None):
    if b is None:
        b = []
    b.append(a)
    print b
    
append_item(a=1)
append_item(a=3)
append_item(a=5)

結果為:

[1]
[3]
[5]

Python中的作用域

Python的作用域解析順序為Local、Enclosing、Global、Built-in,也就是說Python直譯器會根據這個順序解析變數。


看一個簡單的例子:

global_var = 0
def outer_func():
    outer_var = 1
    
    def inner_func():
        inner_var = 2
        
        print "global_var is :", global_var
        print "outer_var is :", outer_var
        print "inner_var is :", inner_var
        
    inner_func()
    
outer_func()

結果為:

global_var is : 0
outer_var is : 1
inner_var is : 2

在Python中,關於作用域有一點需要注意的是,在一個作用域裡面給一個變數賦值的時候,Python會認為這個變數是當前作用域的本地變數。


對於這一點也是比較容易理解的,對於下面程式碼var_func中給num變數進行了賦值,所以此處的num就是var_func作用域的本地變數。

num = 0
def var_func():
    num = 1
    print "num is :", num
    
var_func()

問題一

但是,當我們透過下面的方式使用變數的時候,就會產生問題了:

num = 0
def var_func():
    print "num is :", num
    num = 1
    
var_func()

結果如下:

UnboundLocalError: local variable 'num' referenced before assignment

之所以產生這個錯誤,就是因為我們在var_func中給num變數進行了賦值,所以Python直譯器會認為num是var_func作用域的本地變數,但是當程式碼執行到print "num is :", num語句的時候,num還是未定義。


問題二

上面的錯誤還是比較明顯的,還有一種比較隱蔽的錯誤形式如下:

li = [1, 2, 3]
def foo():
    li.append(4)
    print li
foo()
def bar():
    li +=[5]
    print li
bar()

程式碼的結果為:

[1, 2, 3, 4]
UnboundLocalError: local variable 'li' referenced before assignment

在foo函式中,根據Python的作用域解析順序,該函式中使用了全域性的li變數;但是在bar函式中,對li變數進行了賦值,所以li會被當作bar作用域中的變數。


對於bar函式的這個問題,可以透過global關鍵字。

li = [1, 2, 3]
def foo():
    li.append(4)
    print li
    
foo()
def bar():
    global li
    li +=[5]
    print li
    
bar()

類屬性隱藏

在Python中,有類屬性和例項屬性。類屬性是屬於類本身的,被所有的類例項共享。

類屬性可以透過類名訪問和修改,也可以透過類例項進行訪問和修改。但是,當例項定義了跟類同名的屬性後,類屬性就被隱藏了。


看下面這個例子:

class Student(object):
    books = ["Python", "JavaScript", "CSS"]
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    pass
    
wilber = Student("Wilber", 27)
print "%s is %d years old" %(wilber.name, wilber.age)
print Student.books
print wilber.books
wilber.books = ["HTML", "AngularJS"]
print Student.books
print wilber.books
del wilber.books
print Student.books
print wilber.books

程式碼的結果如下,起初wilber例項可以直接訪問類的books屬性,但是當例項wilber定義了名稱為books的例項屬性之後,wilber例項的books屬性就“隱藏”了類的books屬性;當刪除了wilber例項的books屬性之後,wilber.books就又對應類的books屬性了。

Wilber is 27 years old
['Python', 'JavaScript', 'CSS']
['Python', 'JavaScript', 'CSS']
['Python', 'JavaScript', 'CSS']
['HTML', 'AngularJS']
['Python', 'JavaScript', 'CSS']
['Python', 'JavaScript', 'CSS']

當在Python值使用繼承的時候,也要注意類屬性的隱藏。對於一個類,可以透過類的__dict__屬性來檢視所有的類屬性。


當透過類名來訪問一個類屬性的時候,會首先查詢類的__dict__屬性,如果沒有找到類屬性,就會繼續查詢父類。但是,如果子類定義了跟父類同名的類屬性後,子類的類屬性就會隱藏父類的類屬性。


看一個例子:

class A(object):
    count = 1
    
class B(A):
    pass    
    
class C(A):
    pass        
    
print A.count, B.count, C.count      
B.count = 2
print A.count, B.count, C.count      
A.count = 3
print A.count, B.count, C.count     
print B.__dict__
print C.__dict__

結果如下,當類B定義了count這個類屬性之後,就會隱藏父類的count屬性:

1 1 1
1 2 1
3 2 3
{'count': 2, '__module__': '__main__', '__doc__': None}
{'__module__': '__main__', '__doc__': None}

tuple是“可變的”

在Python中,tuple是不可變物件,但是這裡的不可變指的是tuple這個容器總的元素不可變(確切的說是元素的id),但是元素的值是可以改變的。

tpl = (1, 2, 3, [4, 5, 6])
print id(tpl)
print id(tpl[3])
tpl[3].extend([7, 8])
print tpl
print id(tpl)
print id(tpl[3])

程式碼結果如下,對於tpl物件,它的每個元素都是不可變的,但是tpl[3]是一個list物件。也就是說,對於這個tpl物件,id(tpl[3])是不可變的,但是tpl[3]確是可變的。

36764576
38639896
(1, 2, 3, [4, 5, 6, 7, 8])
36764576
38639896

Python的深淺複製

在對Python物件進行賦值的操作中,一定要注意物件的深淺複製,一不小心就可能踩坑了。


當使用下面的操作的時候,會產生淺複製的效果:


使用切片[:]操作

使用工廠函式(如list/dir/set)

使用copy模組中的copy()函式

使用copy模組裡面的淺複製函式copy():

import copy
will = ["Will", 28, ["Python", "C#", "JavaScript"]]
wilber = copy.copy(will)
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]
will[0] = "Wilber"
will[2].append("CSS")
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

使用copy模組裡面的深複製函式deepcopy():

import copy
will = ["Will", 28, ["Python", "C#", "JavaScript"]]
wilber = copy.deepcopy(will)
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]
will[0] = "Wilber"
will[2].append("CSS")
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

模組迴圈依賴

在Python中使用import匯入模組的時候,有的時候會產生模組迴圈依賴,例如下面的例子,module_x模組和module_y模組相互依賴,執行module_y.py的時候就會產生錯誤。

# module_x.py
import module_y
    
def inc_count():
    module_y.count += 1
    print module_y.count
    
    
# module_y.py
import module_x
count = 10
def run():
    module_x.inc_count()
    
run()

       

其實,在編碼的過程中就應當避免迴圈依賴的情況,或者程式碼重構的過程中消除迴圈依賴。


當然,上面的問題也是可以解決的,常用的解決辦法就是把引用關係搞清楚,讓某個模組在真正需要的時候再匯入(一般放到函式里面)。


對於上面的例子,就可以把module_x.py修改為如下形式,在函式內部匯入module_y:

# module_x.py
def inc_count():
    import module_y
    module_y.count += 1


文章轉自:http://www.cnblogs.com/wilber2013/p/5178620.html

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