From dfd1016bc4f6a209aee135bb8fff0a95740cea45 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: satori1995 <shiinamashiro163@gmail.com>
Date: Fri, 27 Dec 2024 18:15:22 +0800
Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E5=87=BD=E6=95=B0=E6=98=AF=E5=A6=82=E4=BD=95?=
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Content-Transfer-Encoding: 8bit

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 ...02\346\225\260\347\232\204\357\274\237.md" | 214 ++++++++++++++++++
 1 file changed, 214 insertions(+)
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--- /dev/null
+++ "b/src/69.\345\207\275\346\225\260\346\230\257\345\246\202\344\275\225\350\247\243\346\236\220\345\205\263\351\224\256\345\255\227\345\217\202\346\225\260\347\232\204\357\274\237.md"
@@ -0,0 +1,214 @@
+## 楔子
+
+上一篇文章介绍了位置参数，下面来看一看关键字参数。另外函数还支持默认值，我们就放在一起介绍吧。
+
+## 函数的默认值
+
+简单看一个函数：
+
+~~~python
+import dis
+
+code = """
+def foo(a=1, b=2):
+    print(a + b)
+    
+foo()    
+"""
+
+dis.dis(compile(code, "<func>", "exec"))
+~~~
+
+字节码指令如下：
+
+~~~C
+  // 构造函数的时候，默认值会被提前压入运行时栈
+  0 LOAD_CONST               5 ((1, 2))
+  2 LOAD_CONST               2 (<code object foo at 0x7f3...>)
+  4 LOAD_CONST               3 ('foo')
+  6 MAKE_FUNCTION            1 (defaults)
+  8 STORE_NAME               0 (foo)
+  // ...
+~~~
+
+相比无默认值的函数，有默认值的函数在加载 PyCodeObject 和函数名之前，会先将默认值以元组的形式给加载进来。
+
+然后再来观察一下构建函数用的 MAKE_FUNCTION 指令，我们发现指令参数是 1，而之前都是 0，那么这个 1 代表什么呢？根据提示，我们看到了一个 defaults，它和函数的 func_defaults 有什么关系吗？带着这些疑问，我们再来回顾一下这个指令：
+
+~~~C
+case TARGET(MAKE_FUNCTION): {
+    // 对于当前例子来说，栈里面有三个元素
+    // 从栈顶到栈底分别是：函数名、PyCodeObject、默认值
+    PyObject *qualname = POP();  // 弹出栈顶元素，得到函数名
+    PyObject *codeobj = POP();  // 弹出栈顶元素，得到 PyCodeObject
+  
+    // ...
+    if (oparg & 0x08) {
+        assert(PyTuple_CheckExact(TOP()));
+        func ->func_closure = POP();
+    }
+    if (oparg & 0x04) {
+        assert(PyDict_CheckExact(TOP()));
+        func->func_annotations = POP();
+    }
+    if (oparg & 0x02) {
+        assert(PyDict_CheckExact(TOP()));
+        func->func_kwdefaults = POP();
+    }
+    // 当前 oparg 是 1，和 0x01 按位与的结果为真，所以知道函数有默认值
+    // 于是将其从栈顶弹出，保存在函数的 func_defaults 字段中
+    if (oparg & 0x01) {
+        assert(PyTuple_CheckExact(TOP()));
+        func->func_defaults = POP();
+    }
+
+    PUSH((PyObject *)func);
+    DISPATCH();
+}
+~~~
+
+通过以上命令可以很容易看出，该指令创建函数对象时，还会处理参数的默认值、以及类型注解等。另外 MAKE_FUNCTION 的指令参数只能表示要构建的函数存在默认值，但具体有多少个是看不到的，因为所有的默认值会按照顺序塞到一个 PyTupleObject 对象里面。
+
+然后将默认值组成的元组用 func_defaults 字段保存，在 Python 层面可以使用 \_\_defaults\_\_ 访问。如此一来，默认值也成为了 PyFunctionObject 对象的一部分，它和 PyCodeObject 对象、global 名字空间一样，也被塞进了 PyFunctionObject 这个大包袱。
+
+> 所以说 PyFunctionObject 这个嫁衣做的是很彻底的，工具人 PyFunctionObject，给个赞。
+
+~~~python
+def foo(a=1, b=2):
+    print(a + b)
+~~~
+
+然后我们还是以这个 foo 函数为例，看看不同的调用方式对应的底层实现。
+
+## 执行 foo()
+
+由于函数参数都有默认值，此时可以不传参，看看这种方式在底层是如何处理的？
+
+~~~C
+// Objects/call.c
+
+PyObject *
+_PyFunction_Vectorcall(PyObject *func, PyObject* const* stack,
+                       size_t nargsf, PyObject *kwnames)
+{
+    // ...
+    
+    // 判断能否进入快速通道，首先要满足函数定义时，参数不可以出现 / 和 *，并且内部不能出现闭包变量
+    // 然后调用时不能使用关键字参数
+    if (co->co_kwonlyargcount == 0 && nkwargs == 0 &&
+        (co->co_flags & ~PyCF_MASK) == (CO_OPTIMIZED | CO_NEWLOCALS | CO_NOFREE))
+    {
+        // 上面的 if 虽然满足了，但是还不够，还要保证函数参数不能有默认值
+        if (argdefs == NULL && co->co_argcount == nargs) {
+            return function_code_fastcall(co, stack, nargs, globals);
+        }
+        // 但很明显上面的要求有点苛刻了，毕竟参数哪能没有默认值呢？
+        // 所以底层还提供了另外一种进入快速通道的方式
+        // 如果所有的参数都有默认值，然后调用的时候不传参，让参数都使用默认值，此时也会进入快速通道
+        else if (nargs == 0 && argdefs != NULL
+                 && co->co_argcount == PyTuple_GET_SIZE(argdefs)) {
+            /* function called with no arguments, but all parameters have
+               a default value: use default values as arguments .*/
+            stack = _PyTuple_ITEMS(argdefs);
+            return function_code_fastcall(co, stack, PyTuple_GET_SIZE(argdefs),
+                                          globals);
+        }
+        // 总的来说，以上两个条件都挺苛刻的
+    }
+
+    // ...
+    // 否则进入通用通道
+    return _PyEval_EvalCodeWithName((PyObject*)co, globals, (PyObject *)NULL,
+                                    stack, nargs,
+                                    nkwargs ? _PyTuple_ITEMS(kwnames) : NULL,
+                                    stack + nargs,
+                                    nkwargs, 1,
+                                    d, (int)nd, kwdefs,
+                                    closure, name, qualname);
+}
+~~~
+
+对于当前执行的 foo() 来说，由于参数都有默认值，并且此时也没有传参，因此会进入快速通道。而快速通道之前已经介绍过了，这里就不再说了，总之想要进入快速通道，条件还是蛮苛刻的。
+
+## 执行 foo(1)
+
+显然此时就走不了快速通道了，会进入通用通道。此时重点就落在了 _PyEval_EvalCodeWithName 函数中，我们看一下它的逻辑。注意：该函数的逻辑较为复杂，理解起来会比较累，可能需要多读几遍。
+
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