python 之 赋值和拷贝（你真的了解吗）

Posted 2020-07-30 残宠魔法袋

现象：先上一段代码。

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

>>> a.append(5)
>>> print(a)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\'], 5]
>>> print(b)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\'], 5]
>>> print(c)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\']]
>>> print(d)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\']]

>>> a[4].append(\'c\')
>>> print(a)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\', \'c\'], 5]
>>> print(b)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\', \'c\'], 5]
>>> print(c)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\', \'c\']]
>>> print(d)
[1, 2, 3, 4, [\'a\', \'b\']]
######内存地址########

>>> id(a)
44350024
>>> id(b)
44350024
>>> id(c)
44410440
>>> id(d)
44410760

一、概念（原理）

　　1、在详细的了解python中赋值、copy和deepcopy之前，我们还是要花一点时间来了解一下python内存中变量的存储情况。

　　在高级语言中，变量是对内存及其地址的抽象。对于python而言，python的一切变量都是对象，变量的存储，采用了引用语义的方式，存储的只是一个变量的值所在的内存地址，而不是这个变量的只本身。

　　2、赋值

　　　在python中，对象的赋值就是简单的对象引用，这点和C++不同。如下：

        list_a = [1,2,3,"hello",["python","C++"]]

　　　list_b = list_a

        这种情况下，list_b和list_a是一样的，他们指向同一片内存，list_b不过是list_a的别名，是引用。

        我们可以使用 list_b is list_a 来判断，返回true，表明他们地址相同，内容相同。也可使用id(x) for x in list_a, list_b 来查看两个list的地址。

        赋值操作（包括对象作为参数、返回值）不会开辟新的内存空间，它只是复制了新对象的引用。也就是说，除了list_b这个名字以外，没有其它的内存开销。

        修改了list_a，就影响了list_b；同理，修改了list_b就影响了list_a。

　　3、浅拷贝

　　　浅拷贝会创建新对象，其内容是原对象的引用。

        浅拷贝有三种形式：切片操作，工厂函数，copy模块中的copy函数

        比如对上述list_a，        

        切片操作：list_b = list_a[:]   或者 list_b = [each for each in list_a]

        工厂函数：list_b = list(list_a)

        copy函数：list_b = copy.copy(list_a)

        浅拷贝产生的list_b不再是list_a了，使用is可以发现他们不是同一个对象，使用id查看，发现它们也不指向同一片内存。但是当我们使用 id(x) for x in list_a 和 id(x) for x in list_b 时，可以看到二者包含的元素的地址是相同的。

        在这种情况下，list_a和list_b是不同的对象，修改list_b理论上不会影响list_a。比如list_b.append([4,5])。

        但是要注意，浅拷贝之所以称为浅拷贝，是它仅仅只拷贝了一层，在list_a中有一个嵌套的list，如果我们修改了它，情况就不一样了。

        list_a[4].append("C")。查看list_b，你将发现list_b也发生了变化。这是因为，你修改了嵌套的list。修改外层元素，会修改它的引用，让它们指向别的位置，修改嵌套列表中的元素，列表的地址并为发生变化，指向的都是同一个位置。

　　4、深拷贝　

　　　深拷贝只有一种形式，copy模块中的deepcopy函数。

        和浅拷贝对应，深拷贝拷贝了对象的所有元素，包括多层嵌套的元素。因而，它的时间和空间开销要高。

        同样对list_a，若使用list_b = copy.deepcopy(list_a)，再修改list_b将不会影响到list_a了。即使嵌套的列表具有更深的层次，也不会产生任何影响，因为深拷贝出来的对象根本就是一个全新的对象，不再与原来的对象有任何关联。

二、关于拷贝的警告　　

　　1、对于非容器类型，如数字，字符，以及其它“原子”类型，没有拷贝一说。产生的都是原对象的引用。

　　2、如果元组变量值包含原子类型对象，即使采用了深拷贝，也只能得到浅拷贝。