请说明 Python 函数默认参数的行为，并建议如何修改此代码以避免共享状态问题。

Question

在 Python 中，解释下面这段代码的执行过程，并指出可能出现的错误或问题。如何改进这个代码以避免潜在的风险？请详细说明你的思路。

def append_to_list(value, target_list=[]):
    target_list.append(value)
    return target_list

list1 = append_to_list(1)
list2 = append_to_list(2)
list3 = append_to_list(3)

print(list1)  # 期望输出 [1]
print(list2)  # 期望输出 [2]
print(list3)  # 期望输出 [3]

Answer 1

以下回复参考：皆我百晓生、券券喵儿等免费微信小程序作答:

在 Python 中，函数默认参数的行为与其他语言有所不同。当你定义一个带有默认参数的函数时，Python 会为每个函数调用创建一个新的对象作为默认值。然而，对于可变对象（如列表、字典等），情况就变得复杂了。在函数每次被调用时，默认参数值并未真正创建新的对象，而是重复使用了同一个对象引用。这就意味着如果你在函数内部修改了该列表，那么这个修改会影响到后续对该列表的调用，这就是我们所说的共享状态问题。这种设计有时候会引起意外的结果，尤其是当你预期函数应保持独立状态时。

对于你给出的代码：

def append_to_list(value, target_list=[]):
    target_list.append(value)
    return target_list

list1 = append_to_list(1)
list2 = append_to_list(2)
list3 = append_to_list(3)

print(list1)  # 期望输出 [1]
print(list2)  # 期望输出 [2, 1]（由于共享状态问题）
print(list3)  # 期望输出 [3, 2, 1]（由于共享状态问题）

这段代码的输出并不是你期望的。当你连续调用 append_to_list 函数时，每次的修改都被保存在同一个 target_list 上，这就导致了这个意外的结果。虽然你可能预期每个列表调用应该创建新的列表实例，但实际上每次调用都是对同一个列表进行操作。这就是为什么 list2 和 list3 的输出不是你期望的原因。

为了解决这个问题，你可以使用 None 作为默认值并检查是否为 None 来初始化列表。这样可以确保每次函数调用时都会创建一个新的列表实例。下面是改进后的代码：

def append_to_list(value, target_list=None):
    if target_list is None:
        target_list = []  # 如果未传入列表，则创建一个新的空列表作为默认值
    target_list.append(value)  # 向列表添加元素并返回列表本身
    return target_list  # 返回列表本身以供后续操作（可选的，这里只提供演示用途）

# 创建三个不同的列表实例以演示它们之间独立互不干扰的结果：
list1 = append_to_list(1)  # 创建新列表并添加元素 1 到此列表中
list2 = append_to_list(2)  # 创建新列表并添加元素 2 到此列表中（不同于 list1）
list3 = append_to_list(3)  # 创建新列表并添加元素 3 到此列表中（不同于 list1 和 list2）
print(list1)  # 输出：[1]（每个列表都是独立的）
print(list2)  # 输出：[2]（每个列表都是独立的）
print(list3)  # 输出：[3]（每个列表都是独立的）不再共享状态问题，因为每次都会创建新的列表实例作为默认值。这是修复代码后期望的输出结果。这样可以避免潜在的风险并减少潜在的错误或混淆。通过这种方式修改代码，你可以确保函数的独立性并且不会受到共享状态问题的影响。