不懂copy与deepcopy的区别？这一篇就够了

Posted 2022-11-30 测试萌萌

背景

在运用Python进行开发代码过程中，会遇到变量复制备份的场景，但并没有得到预期的结果，例如下面的例子：

lista = ['a', 'b', [1, 2, 3]]
listb = lista.copy()
lista[2].append(4)
 
print(lista)  # ['a', 'b', [1, 2, 3, 4]]
print(listb)  # ['a', 'b', [1, 2, 3, 4]]

代码本意是将lista复制给listb做个备份，再修改liasta，但是修改后发现listb也一并被修改了，没有达到备份的效果，这个是什么原因呢？

存储方式

首先了解一下Python的变量在内存中的存储方式。在基本数据类型中（包括set、list（tuple， str）、dict）都是采用引用的方式。

也就是说，每个变量都存储的是这个变量的地址，而不是值本身，就算更复杂的嵌套结构，也是存储是每个元素的地址而已，用一幅图来表示。

如上图所示，用户看到的是 lista的4个元素值，但是内存中保存的却是4个元素地址。

当元素是列表时，第一层保存的是列表的地址，第二层保存的是列表元素的地址，第三层才是列表的值。当元素是字典的时候，与列表类似。

列表的增删改

在明白了变量存储方式后，继续看下内存下的增删改是怎么变化的。

列表修改已有值

新增一个内存块，再将引用的地址修改为新内存块的地址。

列表新增一个值

新增一个内存块，新增一个地址引用。

列表整体重新赋值

删除变量地址和引用的值，新增地址和引用值的内存块。

copy与deepcopy的区别

基于以上的理解，再来看两种copy的区别就会更容易理解了，首先记住一个原则：
copy：不管多么复杂的数据结构，浅拷贝都只会copy一层。

deepcopy：将整个变量内存全部复制一遍，新变量与原变量没有任何关系。

举个例子来验证一下上面的结论：有如下的一段代码，最终的4个列表值是多少？

注意：引用deepcopy需要导入copy库。

import copy

a = [1, 2, 3, 4, ['a', 'b']]
b = a
c = copy.copy(a)
d = copy.deepcopy(a)

a.append(5)
a[1] = 20
a[4].append('c')
del a[0]

print(a)
print(b)
print(c)
print(d)

列表b

表示b也引用的a的地址，两者引用的内存地址是一样的。因此b和a的关系是紧密相连的，一模一样。可以通过 id(a) 和id(b)比较，两者是一样的。

列表c

由于c是浅拷贝的a列表，因此只copy了第一层，也就是地址层。

所以，当a.append(5)时，新增了一个内存块，但是c只有前5个内存块，因此c没有变化。

继续a修改了a[1]，然而这个值是属于第一层，已经copy给了c，因此c也没有变化。

继续a修改了子列表，这个时候a复制给c的只是列表的地址，且a中的子列表地址和c中的子列表地址是指向同一个地方的，因此修改了a中子列表，c中的子列表也会相应的改变。

最后删除a[0]，与修改a[1]一致，与c无关。可以用图再说明一下。

列表d

由于d是深拷贝的a列表，因此d是将a的地址和值一并复制过来，与a没有半点关系，也就是说d和a是两个完全独立的内存块，没有任何交集。因此，后面a的任意修改都与d无关，用图表示如下。

因此，程序运行出来后的结果就是：

a:[20,3,4,[‘a’,‘b’,‘c’],5]
b:[20,3,4,[‘a’,‘b’,‘c’],5]
c:[1,2,3,4,[‘a’,‘b’,‘c’]]
d:[1,2,3,4,[‘a’,‘b’]]

总结

综上，我们在使用copy的时候，一定要记住：copy只是拷贝了第一层，而deepcopy才是拷贝的全部数据。

因此就不难发现，文章背景中的代码使用备份功能时，备份列表需要使用deepcopy，而不是简单的copy。

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