Python对象的拷贝

Posted 2023-03-17

参考技术A

Python赋值操作或函数参数传递，传递的永远是对象引用（即内存地址），而不是对象内容。在Python中一切皆对象，对象又分为可变(mutable)和不可变(immutable)两种类型。对象拷贝是指在内存中创建新的对象，产生新的内存地址。当顶层对象和它的子元素对象全都是immutable不可变对象时，不存在被拷贝，因为没有产生新对象。浅拷贝(Shallow Copy)，拷贝顶层对象，但不会拷贝内部的子元素对象。深拷贝(Deep Copy)，递归拷贝顶层对象，以及它内部的子元素对象。

Python中一切皆对象，对象就像一个塑料盒子， 里面装的是数据。对象有不同类型，例如布尔型和整型，类型决定了可以对它进行的操作。现实生活中的"陶器"会暗含一些信息（例如它可能很重且易碎，注意不要掉到地上）。

对象的类型还决定了它装着的数据是允许被修改的变量（可变的mutable）还是不可被修改的常量（不可变的immutable）。你可以把不可变对象想象成一个透明但封闭的盒子：你可以看到里面装的数据，但是无法改变它。类似地，可变对象就像一个开着口的盒子，你不仅可以看到里面的数据，还可以拿出来修改它，但你无法改变这个盒子本身，即你无法改变对象的类型。

对象拷贝是指在内存中创建新的对象，产生新的内存地址。

浅拷贝(Shallow Copy)，拷贝顶层对象，但不会拷贝内部的子元素对象。
2.1.1. 顶层是mutable，子元素全是immutable
当顶层对象是mutable可变对象，但是它的子元素对象全都是immutable不可变对象时，如[1, \'world\', 2]

① 创建列表对象并赋值给变量a

② 导入copy模块，使用copy.copy()函数浅拷贝a，并赋值给变量b

③ 修改变量a的子元素a[0] = 3，由于整数是不可变对象，所以并不是修改1变为3，而是更改a[0]指向对象3

当顶层对象是 mutable可变对象 ，但子元素也存在 mutable可变对象 时，如 [1, 2, [\'hello\',\'world\']]

① 浅拷贝 copy.copy() 只拷贝了顶层对象，没有拷贝子元素对象[\'hello\',\'world\']，即a[2]和b[2]指向同一个列表对象

② 修改a[2][1] = \'china\'，则b[2][1] = \'china\'

当顶层对象是immutable不可变对象，同时它的子元素对象也全都是immutable不可变对象时，如(1, 2, 3)

变量a与变量b指向的是同一个元组对象，没有拷贝

当顶层对象是immutable不可变对象时，但子元素存在mutable可变对象时，如(1, 2, [\'hello\',\'world\'])

变量a与变量b指向的是相同的元组对象，并且a[2]与b[2]指向同一个列表，所以修改a[2][1]会影响b[2][1]

深拷贝(Deep Copy)，递归拷贝顶层对象，以及它内部的子元素对象

当顶层对象是mutable可变对象，但是它的子元素对象全都是immutable不可变对象时，如[1, \'world\', 2]

变量a与变量b指向不同的列表对象，修改a[0]只是将列表a的第一个元素重新指向新对象，不会影响b[0]

当顶层对象是mutable可变对象，但子元素也存在mutable可变对象时，如[1, 2, [\'hello\',\'world\']]

深拷贝既拷贝了顶层对象，又递归拷贝了子元素对象，所以a[2]与b[2]指向了两个不同的列表对象(但是列表对象的子元素初始指定的字符串对象一样)，修改a[2][1] = \'china\'后，它重新指向了新的字符串对象（内存地址为140531581905808），不会影响到b[2][1]

当顶层对象是immutable不可变对象，同时它的子元素对象也全都是immutable不可变对象时，如(1, 2, 3)

变量a与变量b指向的是同一个元组对象，不存在拷贝

当顶层对象是immutable不可变对象时，但子元素存在mutable可变对象时，如(1, 2, [\'hello\',\'world\'])

变量a与变量b指向的是不同的元组对象，同时a[2]与b[2]指向不同的列表对象，所以修改a[2][1]不会影响b[2][1]

使用=是赋值，即将列表对象的引用也赋值给变量b，可以将列表对象想像成一个盒子，变量a相当于这个盒子上的标签，执行b = a后，相当于再在这个盒子上贴上b标签，a和b实际上指向的是同一个对象。因此，无论我们是通过a还是通过b来修改列表的内容，其结果都会作用于双方。

b/c/d都是a的复制，它们都指向了不同的列表对象，但是没有拷贝子元素，a[2]和b[2]/c[2]/d[2]指向同一个列表， 相当于浅拷贝的效果

使用分片[:]操作，a和b其实是指向同一个元组，而且没有拷贝子元素，a[2]和b[2]也指向同一个列表，相当于浅拷贝的效果

同列表类似，可以使用字典的copy()函数或者转换函数dict()

变量a与变量b/c指向不同的字典，但是没有拷贝子元素，a[\'jobs\']和b[\'jobs\']/c[\'jobs\']指定同一个列表， 相当于浅拷贝的效果

同列表类似，可以使用集合的copy()函数或者转换函数set()

变量a与变量b/c指向不同的集合，而集合的元素必须是hashable，所以修改集合a不会影响到b/c