将列表设为函数默认参数后随机生成器输出重复值的原因

问题 #

我原本有一个生成10个随机数的函数，代码如下：

import random

def number_generate():
    numbers=[]
    while len(numbers)<10:
        a=int(random.random()*10)
        numbers.append(a)
    return numbers

for i in range(1000000):
    if i%100000==0:
        print(number_generate())

该函数原本运行正常，直到我将初始列表改为函数的默认参数，修改后的代码如下：

import random

def number_generate(numbers=[]):
    
    while len(numbers)<10:
        a=int(random.random()*10)
        numbers.append(a)
    return numbers

for i in range(1000000):
    if i%100000==0:
        print(number_generate())

现在每次生成的随机数都完全相同，请问这两段代码的差异是什么？能否解释该现象？

差异与现象解释 #

核心差异 #

• 原代码：每次调用number_generate时，都会在函数内部新建一个空列表numbers，后续所有随机数都往这个全新的列表里添加，最终返回的是包含10个新随机数的独立列表。
• 修改后的代码：把空列表[]设为函数的默认参数，这个默认列表只会在函数定义的那一刻创建一次，而非每次调用函数时重新生成。

现象原因 #

第一次调用number_generate()时，默认的空列表会被填充至10个随机数，之后这个列表会作为函数的一部分被持续保留（Python函数的默认参数属于函数对象的属性，不会随调用销毁）。后续再调用number_generate()时，传入的依然是这个已经有10个元素的旧列表，while len(numbers)<10的条件直接不成立，函数会直接返回这个旧列表，所以每次输出的随机数完全相同。

如果要修复这个问题，可以把默认参数设为None，再在函数内部判断并创建新列表：

import random

def number_generate(numbers=None):
    if numbers is None:
        numbers = []
    while len(numbers)<10:
        a=int(random.random()*10)
        numbers.append(a)
    return numbers

内容的提问来源于stack exchange，提问作者maynak