学习用 Python 编程时要避免的 3 个错误

这些错误会造成很麻烦的问题，需要数小时才能解决。

当你做错事时，承认错误并不是一件容易的事，但是犯错是任何学习过程中的一部分，无论是学习走路，还是学习一种新的编程语言都是这样，比如学习 Python。

为了让初学 Python 的程序员避免犯同样的错误，以下列出了我学习 Python 时犯的三种错误。这些错误要么是我长期以来经常犯的，要么是造成了需要几个小时解决的麻烦。

年轻的程序员们可要注意了，这些错误是会浪费一下午的！

1、 可变数据类型作为函数定义中的默认参数

这似乎是对的？你写了一个小函数，比如，搜索当前页面上的链接，并可选将其附加到另一个提供的列表中。

1. <span class="kwd">def</span><span class="pln"> search_for_links</span><span class="pun">(</span><span class="pln">page</span><span class="pun">,</span><span class="pln"> add_to</span><span class="pun">=[]):</span>
2. <span class="pln">new_links </span><span class="pun">=</span><span class="pln"> page</span><span class="pun">.</span><span class="pln">search_for_links</span><span class="pun">()</span>
3. <span class="pln">add_to</span><span class="pun">.</span><span class="pln">extend</span><span class="pun">(</span><span class="pln">new_links</span><span class="pun">)</span>
4. <span class="kwd">return</span><span class="pln"> add_to</span>

从表面看，这像是十分正常的 Python 代码，事实上它也是，而且是可以运行的。但是，这里有个问题。如果我们给 add_to 参数提供了一个列表，它将按照我们预期的那样工作。但是，如果我们让它使用默认值，就会出现一些神奇的事情。

试试下面的代码：

1. <span class="kwd">def</span><span class="pln"> fn</span><span class="pun">(</span><span class="pln">var1</span><span class="pun">,</span><span class="pln"> var2</span><span class="pun">=[]):</span>
2. <span class="pln">var2</span><span class="pun">.</span><span class="pln">append</span><span class="pun">(</span><span class="pln">var1</span><span class="pun">)</span>
3. <span class="kwd">print</span><span class="pln"> var2</span>
4. <span class="pln">fn</span><span class="pun">(</span><span class="lit">3</span><span class="pun">)</span>
5. <span class="pln">fn</span><span class="pun">(</span><span class="lit">4</span><span class="pun">)</span>
6. <span class="pln">fn</span><span class="pun">(</span><span class="lit">5</span><span class="pun">)</span>

可能你认为我们将看到：

1. <span class="pun">[</span><span class="lit">3</span><span class="pun">]</span>
2. <span class="pun">[</span><span class="lit">4</span><span class="pun">]</span>
3. <span class="pun">[</span><span class="lit">5</span><span class="pun">]</span>

但实际上，我们看到的却是：

1. <span class="pun">[</span><span class="lit">3</span><span class="pun">]</span>
2. <span class="pun">[</span><span class="lit">3</span><span class="pun">,</span><span class="lit">4</span><span class="pun">]</span>
3. <span class="pun">[</span><span class="lit">3</span><span class="pun">,</span><span class="lit">4</span><span class="pun">,</span><span class="lit">5</span><span class="pun">]</span>

为什么呢？如你所见，每次都使用的是同一个列表，输出为什么会是这样？在 Python 中，当我们编写这样的函数时，这个列表被实例化为函数定义的一部分。当函数运行时，它并不是每次都被实例化。这意味着，这个函数会一直使用完全一样的列表对象，除非我们提供一个新的对象：

1. <span class="pln">fn</span><span class="pun">(</span><span class="lit">3</span><span class="pun">,</span><span class="pun">[</span><span class="lit">4</span><span class="pun">])</span>

1. <span class="pun">[</span><span class="lit">4</span><span class="pun">,</span><span class="lit">3</span><span class="pun">]</span>

答案正如我们所想的那样。要想得到这种结果，正确的方法是：

1. <span class="kwd">def</span><span class="pln"> fn</span><span class="pun">(</span><span class="pln">var1</span><span class="pun">,</span><span class="pln"> var2</span><span class="pun">=</span><span class="kwd">None</span><span class="pun">):</span>
2. <span class="pln">    </span><span class="kwd">if</span><span class="kwd">not</span><span class="pln"> var2</span><span class="pun">:</span>
3. <span class="pln">        var2 </span><span class="pun">=</span><span class="pun">[]</span>
4. <span class="pln">    var2</span><span class="pun">.</span><span class="pln">append</span><span class="pun">(</span><span class="pln">var1</span><span class="pun">)</span>

或是在第一个例子中：

1. <span class="kwd">def</span><span class="pln"> search_for_links</span><span class="pun">(</span><span class="pln">page</span><span class="pun">,</span><span class="pln"> add_to</span><span class="pun">=</span><span class="kwd">None</span><span class="pun">):</span>
2. <span class="pln">    </span><span class="kwd">if</span><span class="kwd">not</span><span class="pln"> add_to</span><span class="pun">:</span>
3. <span class="pln">        add_to </span><span class="pun">=</span><span class="pun">[]</span>
4. <span class="pln">    new_links </span><span class="pun">=</span><span class="pln"> page</span><span class="pun">.</span><span class="pln">search_for_links</span><span class="pun">()</span>
5. <span class="pln">    add_to</span><span class="pun">.</span><span class="pln">extend</span><span class="pun">(</span><span class="pln">new_links</span><span class="pun">)</span>
6. <span class="pln">    </span><span class="kwd">return</span><span class="pln"> add_to</span>

这将在模块加载的时候移走实例化的内容，以便每次运行函数时都会发生列表实例化。请注意，对于不可变数据类型，比如元组、字符串、整型，是不需要考虑这种情况的。这意味着，像下面这样的代码是非常可行的：

1. <span class="kwd">def</span><span class="pln"> func</span><span class="pun">(</span><span class="pln">message</span><span class="pun">=</span><span class="str">"my message"</span><span class="pun">):</span>
2. <span class="pln">    </span><span class="kwd">print</span><span class="pln"> message</span>

2、 可变数据类型作为类变量

这和上面提到的最后一个错误很相像。思考以下代码：

1. <span class="kwd">class</span><span class="typ">URLCatcher</span><span class="pun">(</span><span class="pln">object</span><span class="pun">):</span>
2. <span class="pln">    urls </span><span class="pun">=</span><span class="pun">[]</span>
3. <span class="pln">    </span><span class="kwd">def</span><span class="pln"> add_url</span><span class="pun">(</span><span class="kwd">self</span><span class="pun">,</span><span class="pln"> url</span><span class="pun">):</span>
4. <span class="pln">        </span><span class="kwd">self</span><span class="pun">.</span><span class="pln">urls</span><span class="pun">.</span><span class="pln">append</span><span class="pun">(</span><span class="pln">url</span><span class="pun">)</span>

这段代码看起来非常正常。我们有一个储存 URL 的对象。当我们调用 add_url 方法时，它会添加一个给定的 URL 到存储中。看起来非常正确吧？让我们看看实际是怎样的：

1. <span class="pln">a </span><span class="pun">=</span><span class="typ">URLCatcher</span><span class="pun">()</span>
2. <span class="pln">a</span><span class="pun">.</span><span class="pln">add_url</span><span class="pun">(</span><span class="str">'http://www.google.com'</span><span class="pun">)</span>
3. <span class="pln">b </span><span class="pun">=</span><span class="typ">URLCatcher</span><span class="pun">()</span>
4. <span class="pln">b</span><span class="pun">.</span><span class="pln">add_url</span><span class="pun">(</span><span class="str">'http://www.bbc.co.hk'</span><span class="pun">)</span>

b.urls：

1. <span class="pun">[</span><span class="str">'http://www.google.com'</span><span class="pun">,</span><span class="str">'http://www.bbc.co.uk'</span><span class="pun">]</span>

a.urls：

1. <span class="pun">[</span><span class="str">'http://www.google.com'</span><span class="pun">,</span><span class="str">'http://www.bbc.co.uk'</span><span class="pun">]</span>

等等，怎么回事？！我们想的不是这样啊。我们实例化了两个单独的对象 a 和 b。把一个 URL 给了 a，另一个给了 b。这两个对象怎么会都有这两个 URL 呢？

这和第一个错例是同样的问题。创建类定义时，URL 列表将被实例化。该类所有的实例使用相同的列表。在有些时候这种情况是有用的，但大多数时候你并不想这样做。你希望每个对象��一个单独的储存。为此，我们修改代码为：

1. <span class="kwd">class</span><span class="typ">URLCatcher</span><span class="pun">(</span><span class="pln">object</span><span class="pun">):</span>
2. <span class="pln">    </span><span class="kwd">def</span><span class="pln"> __init__</span><span class="pun">(</span><span class="kwd">self</span><span class="pun">):</span>
3. <span class="pln">        </span><span class="kwd">self</span><span class="pun">.</span><span class="pln">urls </span><span class="pun">=</span><span class="pun">[]</span>
4. <span class="pln">    </span><span class="kwd">def</span><span class="pln"> add_url</span><span class="pun">(</span><span class="kwd">self</span><span class="pun">,</span><span class="pln"> url</span><span class="pun">):</span>
5. <span class="pln">        </span><span class="kwd">self</span><span class="pun">.</span><span class="pln">urls</span><span class="pun">.</span><span class="pln">append</span><span class="pun">(</span><span class="pln">url</span><span class="pun">)</span>

现在，当创建对象时，URL 列表被实例化。当我们实例化两个单独的对象时，它们将分别使用两个单独的列表。

3、 可变的分配错误

这个问题困扰了我一段时间。让我们做出一些改变，并使用另一种可变数据类型 - 字典。

1. <span class="pln">a </span><span class="pun">=</span><span class="pun">{</span><span class="str">'1'</span><span class="pun">:</span><span class="str">"one"</span><span class="pun">,</span><span class="str">'2'</span><span class="pun">:</span><span class="str">'two'</span><span class="pun">}</span>

现在，假设我们想把这个字典用在别的地方，且保持它的初始数据完整。

1. <span class="pln">b </span><span class="pun">=</span><span class="pln"> a</span>
2. <span class="pln">b</span><span class="pun">[</span><span class="str">'3'</span><span class="pun">]</span><span class="pun">=</span><span class="str">'three'</span>

简单吧？

现在，让我们看看原来那个我们不想改变的字典 a：

1. <span class="pun">{</span><span class="str">'1'</span><span class="pun">:</span><span class="str">"one"</span><span class="pun">,</span><span class="str">'2'</span><span class="pun">:</span><span class="str">'two'</span><span class="pun">,</span><span class="str">'3'</span><span class="pun">:</span><span class="str">'three'</span><span class="pun">}</span>

哇等一下，我们再看看 b？

1. <span class="pun">{</span><span class="str">'1'</span><span class="pun">:</span><span class="str">"one"</span><span class="pun">,</span><span class="str">'2'</span><span class="pun">:</span><span class="str">'two'</span><span class="pun">,</span><span class="str">'3'</span><span class="pun">:</span><span class="str">'three'</span><span class="pun">}</span>

等等，什么？有点乱……让我们回想一下，看看其它不可变类型在这种情况下会发生什么，例如一个元组：

1. <span class="pln">c </span><span class="pun">=</span><span class="pun">(</span><span class="lit">2</span><span class="pun">,</span><span class="lit">3</span><span class="pun">)</span>
2. <span class="pln">d </span><span class="pun">=</span><span class="pln"> c</span>
3. <span class="pln">d </span><span class="pun">=</span><span class="pun">(</span><span class="lit">4</span><span class="pun">,</span><span class="lit">5</span><span class="pun">)</span>

现在 c 是 (2, 3)，而 d 是 (4, 5)。

这个函数结果如我们所料。那么，在之前的例子中到底发生了什么？当使用可变类型时，其行为有点像 C 语言的一个指针。在上面的代码中，我们令 b = a，我们真正表达的意思是：b 成为 a 的一个引用。它们都指向 Python 内存中的同一个对象。听起来有些熟悉？那是因为这个问题与先前的相似。其实，这篇文章应该被称为「可变引发的麻烦」。

列表也会发生同样的事吗？是的。那么我们如何解决呢？这必须非常小心。如果我们真的需要复制一个列表进行处理，我们可以这样做：

1. <span class="pln">b </span><span class="pun">=</span><span class="pln"> a</span><span class="pun">[:]</span>

这将遍历并复制列表中的每个对象的引用，并且把它放在一个新的列表中。但是要注意：如果列表中的每个对象都是可变的，我们将再次获得它们的引用，而不是完整的副本。

假设在一张纸上列清单。在原来的例子中相当于，A 某和 B 某正在看着同一张纸。如果有个人修改了这个清单，两个人都将看到相同的变化。当我们复制引用时，每个人现在有了他们自己的清单。但是，我们假设这个清单包括寻找食物的地方。如果“冰箱”是列表中的第一个，即使它被复制，两个列表中的条目也都指向同一个冰箱。所以，如果冰箱被 A 修改，吃掉了里面的大蛋糕，B 也将看到这个蛋糕的消失。这里没有简单的方法解决它。只要你记住它，并编写代码的时候，使用不会造成这个问题的方式。

字典以相同的方式工作，并且你可以通过以下方式创建一个昂贵副本：

1. <span class="pln">b </span><span class="pun">=</span><span class="pln"> a</span><span class="pun">.</span><span class="pln">copy</span><span class="pun">()</span>

再次说明，这只会创建一个新的字典，指向原来存在的相同的条目。因此，如果我们有两个相同的列表，并且我们修改字典 a 的一个键指向的可变对象，那么在字典 b 中也将看到这些变化。

可变数据类型的麻烦也是它们强大的地方。以上都不是实际中的问题；它们是一些要注意防止出现的问题。在第三个项目中使用昂贵复制操作作为解决方案在 99% 的时候是没有必要的。你的程序或许应该被改改，所以在第一个例子中，这些副本甚至是不需要的。

编程快乐！在评论中可以随时提问。

作者简介：

Pete Savage - Peter 是一位充满激情的开源爱好者，在过去十年里一直在推广和使用开源产品。他从 Ubuntu 社区开始，在许多不同的领域自愿参与音频制作领域的研究工作。在职业经历方面，他起初作为公司的系统管理员，大部分时间在管理和建立数据中心，之后在 Red Hat 担任 CloudForms 产品的主要测试工程师。

via: https://opensource.com/article/17/6/3-things-i-did-wrong-learning-python

作者：Pete Savage 译者：polebug 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出