python不可变对象

Posted 2020-10-26 harvyxu

在python对象分类中已经 介绍了python不可变对象，下面将列举实例，详细分析：

不可变类型（数字，字符串，元组，不可变集合）：不支持原处修改。

 

引用

>>> a=345  
>>> b=a  
>>> a is b  
True  
>>>  

在python一切皆是对象，而对象是通过引用传递的。在赋值时，不管这个对象是新创建的，还是一个已经存在的，都是将该对象的引用赋值给变量。故这里a实际上和b是同一个对象，a is b为true！

 

1 数字类型（以int型为例）

一般，尝试修改数字对象，实际上是新建一个数字对象，如下所示。

#新建数字对象1000
>>> id(1000)
53060472L

#新建数字对象1000
>>> y = 1000
>>> id(y)
53060328L

#尝试操作修改数字对象，实际上生成新的数字对象
>>> y = y + 1
>>> y
1001
>>> id(y)
53058744L

（1）但有一个特例，对于小整数[-5, 256]。考虑到小整数可能频繁使用，出于性能考虑，Python使用小整数对象缓冲池small_ints缓存了[-5，257）之间的整数，该范围内的整数在Python系统中是共享的。小整数对象在py启动过程中初始化，这些个小整数对象的ob_refcnt不会改变且永远>0,所以在vm运行过程中不会被销毁，所以起到了缓冲的作用。

（2）对于超出了[-5, 257)之间的其他整数，Python同样提供了专门的缓冲池（通用整数对象的缓冲池），供这些所谓的大整数使用，避免每次使用的时候都要不断的malloc分配内存带来的效率损耗。通过free-list，管理空闲空间。

（3）Python中的int对象就是c语言中long类型数值的扩展。

（4）整数对象回收时，内存并不会归还给系统，而是将其对象的ob_type指向free_list，供新创建的对象使用。

>>> x  = -5
>>> id(x)
8676152L
>>> y = -5
>>> id(y)
8676152L
>>> x = -6
>>> id(x)
53060472L
>>> y = -6
>>> id(y)
53059080L
>>> x = 200
>>> id(x)
8681192L
>>> y = 200
>>> id(y)
8681192L

 

2 字符串类型

比如对于不可变对象str，进行操作：

>>> a = \'abc\'
>>> id(a)
52053576L

#引用新生成的对象
>>> b = a.replace(\'a\',\'A\')
>>> id(b)
47950704L
>>> id(a)
52053576L
>>> b
\'Abc\'

要始终牢记的是，a是变量，而\'abc\'才是字符串对象！有些时候，我们经常说，对象a的内容是\'abc\'，但其实是指，a本身是一个变量，它指向的对象的内容才是\'abc\'：

当我们调用a.replace(\'a\', \'A\')时，实际上调用方法replace是作用在字符串对象\'abc\'上的，而这个方法虽然名字叫replace，但却没有改变字符串\'abc\'的内容。相反，replace方法创建了一个新字符串\'Abc\'并返回，如果我们用变量b指向该新字符串，就容易理解了，变量a仍指向原有的字符串\'abc\'，但变量b却指向新字符串\'Abc\'了：

所以，对于不变对象来说，调用对象自身的任意方法，也不会改变该对象自身的内容。相反，这些方法会创建新的对象并返回，这样，就保证了不可变对象本身永远是不可变的。

而对可变对象（e.g list）进行操作时，会改变对象自身的内容（in-place change）。

>>> list1 = [6, 1, 5]
>>> id(list1)
55271368L
>>> list1.append(2)
>>> id(list1)
55271368L

 

3 tuple(元组)

当你定义一个tuple时，在定义的时候，tuple的元素就必须被确定下来。

最后来看一个“可变的”tuple：

>>> t = (\'a\', \'b\', [\'A\', \'B\'])
>>> t
(\'a\', \'b\', [\'A\', \'B\'])
>>> hash(t)

Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#179>", line 1, in <module>
hash(t)
TypeError: unhashable type: \'list\'

>>> t[2][0] = \'X\'
>>> t[2][1] = \'Y\'
>>> t
(\'a\', \'b\', [\'X\', \'Y\'])

这个tuple定义的时候有3个元素，分别是\'a\'，\'b\'和一个list。不是说tuple一旦定义后就不可变了吗？怎么后来又变了？

别急，我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素：

当我们把list的元素\'A\'和\'B\'修改为\'X\'和\'Y\'后，tuple变为：

表面上看，tuple的元素确实变了，但其实变的不是tuple的元素，而是list的元素。tuple一开始指向的list并没有改成别的list，所以，tuple所谓的“不变”是说，tuple的每个元素，指向永远不变。即指向\'a\'，就不能改成指向\'b\'，指向一个list，就不能改成指向其他对象，但指向的这个list本身是可变的！

理解了“指向不变”后，要创建一个内容也不变的tuple怎么做？那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。

参考：

Python源码--整数对象(PyIntObject)的内存池　　

整数对象实现原理

python之小整数对象初探 -- 推荐博客

使用list和tuple

python引用和对象理解

python 的 tuple 是不是冗余设计