Поведение mutable аргумента по умолчанию в Python

Разберем этот квиз

Код квиза:

Кратко: при запуске этот код сначала выведет один список с одним элементом, затем тот же список, в который добавится второй элемент. Ниже подробно разберём почему, проанализируем варианты ответов и покажем безопасные альтернативы.

Что делает код пошагово

1. При определении функции Python создаёт объект по умолчанию для аргумента x — в данном случае один пустой список. Это создание происходит один раз, в момент определения функции, а не при каждом вызове.
2. При первом вызове f():

- Параметр x ссылается на тот самый список (пустой).
- Выполняется x.append(len(x)). len(x) = 0, в список добавляется 0.
- Функция возвращает список [0].

1. При втором вызове f():

- Если не передавать аргумент, x снова ссылается на тот же список, который теперь равен [0].
- Выполняется x.append(len(x)). len(x) = 1, добавляется 1.
- Функция возвращает список [0, 1].

В результате вывод на экран будет:

Почему так происходит (ключевые идеи)

• Аргументы по умолчанию вычисляются один раз — при определении функции.
• Если значение по умолчанию изменяемое (list, dict, set и т.п.), то изменения сохраняются между вызовами.
• Мутация сохраняет ссылку на один и тот же объект, в отличие от переназначения переменной внутри функции.

Анализ вариантов ответов

• "Выведет: [0] [0, 1]" — соответствует реальному поведению программы: первый вызов даёт [0], второй — [0, 1].
• "Выведет: [0] [0]" — предполагает, что каждый вызов получает новый пустой список; это неверно, потому что список по умолчанию общий для всех вызовов.
• "Выведет: [0, 1] [0, 1]" — означало бы, что при первом вызове сразу добавляются два элемента (или что первый вызов возвращает уже изменённый список), что не соответствует порядку выполнения.
• "Поднимет TypeError" — нет оснований для TypeError: все операции корректны для списка.

Как избежать подводных камней

Обычно для изменяемых аргументов используют значение по умолчанию None и внутри функции создают новый объект при необходимости:

Теперь каждый вызов без аргумента будет работать с новым списком и выдавать:

Альтернативы:

• Использовать неизменяемые типы в аргументах по умолчанию.
• Явно документировать, что аргумент сохраняет своё состояние между вызовами (редко желаемое поведение, но иногда используется намеренно).

Демонстрация изменений (для наглядности)

Исходный вариант (повторное накопление в одном списке):

Защищённый вариант (каждый вызов независим):

Вывод

Поведение функции объясняется тем, что объект по умолчанию создаётся один раз и затем может быть изменён между вызовами. Это один из классических источников неожиданных багов в Python. Правильная практика — избегать изменяемых объектов в качестве значений по умолчанию, использовать None и инициализировать внутри функции.