Python中的赋值、引用和深浅拷贝

全局变量

在函数之外创建的变量属于__main__,又被称为全局变量。它们可以在__main__中的任意函数中访问,与局部变量在函数结束时消失不同,全局变量可以在不同函数的调用之间持久存在。

全局变量常常用作标志(Flags)。标志是一种布尔型变量,可以标志一个条件是否为真。

verbose = True

def example():
    if verbose:
        print('你好,今天天气很好!')
    else:
        print('你好')

如果在函数里尝试给全局变量赋值,必须先用global关键字进行声明,否则函数会创建一个同名局部变量而不是使用全局变量。

verbose = True

def example():
    global verbose
    verbose = False
    print('你好')

对象、值和别名

先来看一段代码:

b = [1, 2, 3]
a = b
print(a is b) # True
b.append(4)
print(a) # [1, 2, 3, 4]

a is b返回True,说明这python内部a与b是相同的,变量a与变量b都指向同一个对象。此时称a和b为这个对象的别名。当对象的值发生改变时,a和b自然也会随之改变。如果a、b只是值相等而不指向同一个对象,我们称a与b是相等的。相同必定相等,相等不一定相同。

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]
print(a is b) # False

我们平时说的【变量】其实只是标签,是对内存中对象的引用。赋值操作只是给变量一个指向对象的引用

is与==的区别

写代码的时候常常用is和==来比较两个对象是否相等,但是它们有什么不同呢?参考下面的例子:

a = 1
b = 1
a == b # True
a is b # True

a = 888
b = 888
a == b # True
a is b # False

a = 'hello'
b = 'hello'
a is b # True
a == b # True

a = 'hello world'
b = 'hello world'
a == b # True
a is b # False

is和==的结果不同!不是说好的都是比较两个对象是否相等吗?怎么到这里变了样了?不急,先介绍一下python内置的一个函数:id(),这个函数会打印参数的内存地址,让我们来试试:

a = 888
b = 888
id(a) # 1939743592336
id(b) # 1939745557808

a = 'hello world'
b = 'hello world'
id(a) # 1939745897200
id(b) # 1939745912624

可以看到,尽管a、b的值是相同的,但是其内存地址却不同。那么答案就很显然了,is比较的是两个对象的内存地址是否相等,==比较的是两个对象的值是否相等。这样就能解释为什么is和==的结果不同了。But wait,那么为什么当a、b的值为1和'hello'时,is与==的结果是一样的呢?这就要说到python的小整数池和垃圾回收机制了。python为了让运行速度快些,在内存中专门开辟了一块区域放置-5到256,所有代表-5到256的对象都会指向这个区域。类似的,python为短文本也开辟了这样的一块内存空间。所以这时is和==会得到相同的结果:

a = 1
b = 1
id(a) # 1963327952
id(b) # 1963327952

a = 'hello' 
b = 'hello' 
id(a) # 1939745887600
id(b) # 1939745887600

可变对象与不可变对象

在Python中,string、tuple和number是不可变对象,而list、dict等是可变对象。

对于变量,python函数参数传递有时是引用传递,有时是值传递。如果这个变量对应的对象值可变,就认为是引用,函数内外是同一个变量,如果这个变量对应的对象值不可改变,就认为是赋值,函数内外是不同的变量:

# 不可变对象按值传递
n = 5
def test(n):
    n = 10
test(n)
print(n) # n 仍是5

# 可变对象按引用传递
n = [5]
def test(n):
    n[0] = 10
test(n)
print(n) # n 为[10]

深浅拷贝

常用的拷贝方式有:

- 没有限制条件的分片表达式(L[:])能够复制序列,但此法只能浅层复制。
- 字典 copy 方法,D.copy() 能够复制字典,但此法只能浅层复制
- 有些内置函数,例如 list,能够浅拷贝 list(L)
- copy 标准库模块能够生成完整拷贝:deepcopy 本质上是递归 copy,是深层复制

浅拷贝

浅拷贝属于“新瓶装旧酒”,即生成了一个新的变量,而变量所指向的对象和原来的是一样的:

l = ["hello", [2, 3, 4]]
id(l) # 3048239386824
[id(i) for i in l] # [1524761040, 1524761072]

k = l.copy()
id(k) # 3048239387080,地址不同,k是另一个变量
[id(i) for i in k] # [1524761040, 1524761072],地址相同,指向同一个变量

深拷贝

深拷贝属于“新瓶装新酒”,即生成了一个新变量,指向和原对象相等的新对象(不可变对象除外):

import copy

l = ["hello world", [2, 3, 4]]
id(l) # 3048239386824
[id(i) for i in l] # [3048239385040, 3048239387080]

k = copy.deepcopy(l)
id(k) # 3048240927048,地址不同,k是另一个变量
[id(i) for i in k]  # [3048239385040, 3048240927304],字符串是不可变对象,所以仍指向原地址,对
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