为啥在 Python 2.7 中两级字典的值都指向同一个对象？

Posted 2023-03-11

【中文标题】为啥在 Python 2.7 中两级字典的值都指向同一个对象？

【英文标题】：Why are values of a two-level dictionary all pointing to the same object in Python 2.7?为什么在 Python 2.7 中两级字典的值都指向同一个对象？

【发布时间】：2014-02-21 08:57:45

【问题描述】：

我试图定义一个函数来创建一个两层字典，所以它应该产生格式

dict = tier1:tier2:value.

代码是：

def two_tier_dict_init(tier1,tier2,value):
    dict_name = 
    for t1 in tier1:
        dict_name[t1] = 
        for t2 in tier2:
            dict_name[t1][t2] = value
    return dict_name

所以下面的例子...

tier1 = ["foo","bar"]
tier2 = ["x","y"]
value = []
foobar_dict = two_tier_dict_init(tier1,tier2,value)

从表面上看，它会产生我想要的：

foobar_dict =  'foo':'x': [],'y':[],
                'bar':'x': [],'y':[]                   

但是，当附加任何值时，例如

foobar_dict["foo"]["x"].append("thing")

所有值都被附加，所以结果是：

foobar_dict =  'foo':'x': ["thing"],'y':["thing"],
                'bar':'x': ["thing"],'y':["thing"]

起初我假设由于我的定义构建字典的方式，所有值都指向内存中的相同空间，但我不知道为什么会这样。然后我发现，如果我将值从空列表更改为整数，当我执行以下操作时，

foobar_dict["foo"]["x"] +=1

仅更改所需的值。

因此，我必须得出结论，这与list.append 方法有关，但我无法弄清楚。有什么解释？

注意我需要这个函数来构建大型词典，其中每一层都有数百个元素。我也使用相同的方法构建了一个三层版本，但出现了同样的问题。

【参考方案1】：

你只传入了一个列表对象，而你的第二层字典只存储了对那个对象的引用。

如果您需要存储不同的列表，则需要为每个条目创建一个新列表。您可以为此使用工厂函数：

def two_tier_dict_init(tier1, tier2, value_factory):
    dict_name = 
    for t1 in tier1:
        dict_name[t1] = 
        for t2 in tier2:
            dict_name[t1][t2] = value_factory()
    return dict_name

然后使用：

two_tier_dict_init(tier1, tier2, list)

让它创建空列表。您可以在此处为值工厂使用任何可调用对象，包括 lambda，如果您想存储字符串或整数等不可变对象：

two_tier_dict_init(tier1, tier2, lambda: "I am shared but immutable")

您可以使用字典推导来简化您的功能：

def two_tier_dict_init(tier1, tier2, value_factory):
    return t1: t2: value_factory() for t2 in tier2 for t1 in tier1

【讨论】：

我喜欢工厂方法 (+1)。

现在一切都说得通了，感谢您指出，value_factory 方法是完美的。反应很好

【参考方案2】：

这似乎与 int 一起工作的原因是因为它们是不可变的，并且增强的赋值（+= 和朋友）会像普通的赋值语句一样重新绑定名称（它可能只是返回到同一个对象）。当你这样做时：

foobar_dict["foo"]["x"] +=1

您最终将旧的 int 对象替换为不同的对象。 ints 无法就地更改值，因此添加构建（或者，可能找到，因为 CPython 实习生某些整数）具有新值的不同 int。

因此，即使 foobar_dict["foo"]["x"] 和 foobar_dict["foo"]["y"] 开始时使用相同的 int（并且确实如此），添加到其中一个会使它们现在包含 不同 int。

如果您尝试使用更简单的变量，您会发现这种差异：

>>> a = b = 1
>>> a is b
True
>>> a += 1
>>> a 
2
>>> b
1

另一方面，list 是可变的，并且调用append 不会进行任何重新绑定。因此，正如您所怀疑的，如果 foobar_dict["foo"]["x"] 和 foobar_dict["foo"]["y"] 是同一个列表（它们是 - 请使用 is 检查），并且您附加到它，它们仍然是同一个列表。

【参考方案3】：

这是因为您使用作为值传递的相同列表填充所有第二层字典，并且所有条目都指向同一个列表对象。

一种解决方案是在每个属性处复制列表：

dict_name[t1][t2] = value[:]

这仅在您确定该值始终是一个列表时才有效。

另一个更通用的解决方案是深度复制，适用于任何对象，包括嵌套列表和字典：

dict_name[t1][t2] = copy.deepcopy(value)

如果您使用不可变对象（如数字或字符串）填充字典，则在内部所有条目也将引用同一个对象，但不会发生不良影响，因为数字和字符串是不可变的。

【参考方案4】：

所有的值都指向同一个列表对象。当您对该列表对象调用 append() 时，所有字典值似乎同时发生变化。

创建列表更改的副本

        dict_name[t1][t2] = value

到

        dict_name[t1][t2] = value[:]

或到

        dict_name[t1][t2] = copy.deepcopy(value)

前者会做浅拷贝（即一层），后者会做深拷贝。