Python - 对象赋值、浅拷贝、深拷贝的区别
前言
- Python 中不存在值传递，一切传递的都是对象的引用，也可以认为是传址
- 这里会讲三个概念：对象赋值、浅拷贝、深拷贝
名词解释
- 变量：存储对象的引用
- 对象：会被分配一块内存，存储实际的数据，比如字符串、数字、列表
- 引用：变量指向对象，可以理解为指针
实际的一种应用场景
- 有一个变量 a，存储了一个值
- 此时想用另一个变量 b 暂时存储变量 a 的值，以便后续使用
- 然后继续修改变量 a 的值，但修改的时候并不想同步更改变量 b 的值
a=1 b=a a=2
对象赋值
- 赋值运算符详解：https://www.cnblogs.com/poloyy/p/15083012.html
- Python 的赋值语句并不是创建一个新对象，只是创建了一个共享原始对象引用的新变量
不可变对象的赋值
a = 1 b = a print(a, b) a += 2 print(a, b) print("a id:", id(a)) print("b id:", id(b)) # 输出结果 1 1 3 1 a id: 4564097808 b id: 4564097776
- 修改变量 a 的值，不会同步修改变量 b 的值
- 因为赋值操作 a += 2 后，变量 a 存储的对象引用已经改变了
- 至于具体的原理，可以看看不可变对象、可变对象的详解 https://www.cnblogs.com/poloyy/p/15073168.html
可变对象的赋值
a = [1, 2, 3] b = a print(a, b) a[1] = 22 print(a, b) print("a id:", id(a)) print("b id:", id(b)) # 输出结果 [1, 2, 3] [1, 2, 3] [1, 22, 3] [1, 22, 3] a id: 4567683136 b id: 4567683136
- 修改 a 变量的值，会同步修改变量 b 的值，这不符合上面的说的实际应用场景
- 因为变量 a、b 指向的对象是可变对象，所以它们保存的对象引用都是一样的
拷贝的诞生
- 那如果要让可变对象也能满足上述实际应用场景，要怎么做呢？
- 当然就是拷贝
- 而拷贝又分为浅拷贝、深拷贝，接下来会具体聊一聊两种拷贝的区别
第一个重点总结
- 对于不可变对象来说，赋值操作其实就可以满足上面说的实际应用场景
- 所以！后面要讲的浅拷贝、深拷贝对于不可变对象来说，和赋值操作是一样的效果！
- 记住！浅拷贝、深拷贝只针对可变对象，即列表、集合、字典！
copy 模块
Python 提供了 copy 模块，包含了浅拷贝、深拷贝函数
from copy import copy, deepcopy # 浅拷贝 copy(x) # 深拷贝 deepcopy(x)
浅拷贝
一句话概括：浅拷贝会创建一个新对象，该新对象存储原始元素的引用
浅拷贝后的值是相同的
- 将列表赋值给变量 old_list
- 通过 copy() 方法对 old_list 变量指向的对象进行浅拷贝，并赋值给新变量 new_list
- 因为是对象进行拷贝，所以 new_list 和 old_list 存储的值是相同的
import copy old_list = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] new_list = copy.copy(old_list) print("Old list:", old_list) print("New list:", new_list) # 输出结果 Old list: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] New list: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
浅拷贝后的会产生一个新的对象
- 虽然 old_list 和 new_list 存储的值是相同的，但浅拷贝的操作是产生了一个新的对象
- 所以 old_list 和 new_list 指向的对象并不是同一个
import copy old_list = [[1, 2], [3, 4]] new_list = copy.copy(old_list) old_list.append([5, 6]) print("Old list:", old_list, "id is :", id(old_list)) print("New list:", new_list, "id is :", id(new_list)) # 输出结果 Old list: [[1, 2], [3, 4], [5, 6]] id is : 4366240704 New list: [[1, 2], [3, 4]] id is : 4366246720
可以看到内存地址是不同的，所以给 old_list 新增一个元素并不会同步让 new_list 也新增
原理图
- 浅拷贝生成了一个新对象，然后赋值给 new_list
- new_list、old_list 指向的列表对象不是同一个，但值相同
- 重点：对于列表对象中的元素，浅拷贝产生的新对象只存储原始元素的引用（内存地址），所以两个列表对象的元素的引用都指向同一个内存地址
那为什么要深拷贝呢？
修改列表内的不可变对象元素
上面的栗子是直接添加元素，来看看修改元素会怎么样
# 不可变元素 import copy old_list = [1, 2, "string", (1, 2,)] new_list = copy.copy(old_list) old_list[1] += 22 old_list[2] += "s" old_list[3] += (3,) print("Old list:", old_list) print("New list:", new_list) # 输出结果 Old list: [1, 24, 'strings', (1, 2, 3)] New list: [1, 2, 'string', (1, 2)]
修改 old_list 的三种不可变对象元素，均不会同步给 new_list
修改不可变对象的原理图
修改列表内的可变对象元素
# 可变元素 import copy old_list = [[1, 2], [3, 4]] new_list = copy.copy(old_list) old_list[0][0] += 99 old_list[1][0] += 97 print("Old list:", old_list, "old list id:", id(old_list), " old list[0] id:", id(old_list[0])) print("new list:", new_list, "new list id:", id(new_list), " new list[0] id:", id(new_list[0])) # 输出结果 Old list: [[100, 2], [100, 4]] old list id: 4430308096 old list[0] id: 4430302400 new list: [[100, 2], [100, 4]] new list id: 4430308416 new list[0] id: 4430302400
从输出结果看到
- 两个变量保存了不同的对象引用
- 但是可变对象元素的内存地址仍然是同一个
修改可变对象的原理图
总结
- 修改可变对象是在原始对象上直接操作的
- 浅拷贝产生的新对象存储的仍然是原始对象的内存地址
- 所以修改可变对象的时候，新对象的值也会被同步修改，因为新旧列表对象的元素的引用是指向同一个内存地址
- 当修改可变对象的时候，不满足一开始说的实际应用场景，所以诞生了深拷贝
深拷贝
- 创建一个新对象，且存储的对象引用也是新的
- 深，意味着会把所有子元素对象也复制生成一个新对象
栗子一
# 深拷贝 old_list = [[1, 2], [3, 4]] new_list = copy.deepcopy(old_list) old_list[0][0] += 99 old_list[1][0] += 97 print("Old list:", old_list, "old list id:", id(old_list), " old list[0] id:", id(old_list[0])) print("new list:", new_list, "new list id:", id(new_list), " new list[0] id:", id(new_list[0])) # 输出结果 Old list: [[100, 2], [100, 4]] old list id: 4430308480 old list[0] id: 4430211392 new list: [[1, 2], [3, 4]] new list id: 4430308096 new list[0] id: 4430308864
从输出结果看到
- 两个变量保存了不同的对象引用
- 可变对象元素（子对象）的内存地址也是不同的
栗子二
假设是一个三维列表呢
# 深拷贝-三维数组 old_list = [[1, [10, 9]], [3, 4]] new_list = copy.deepcopy(old_list) old_list[0][1][0] += 90 print("Old list:", old_list) print("New list:", new_list) # 输出结果 Old list: [[1, [100, 9]], [3, 4]] New list: [[1, [10, 9]], [3, 4]]
两个变量依旧是独立的
深拷贝原理图
浅拷贝的多种实现方式
https://www.cnblogs.com/poloyy/p/15086511.html
面试题：浅拷贝、深拷贝的区别
- 浅拷贝和深拷贝只有在可变对象才会生效，不可变对象的赋值操作、浅拷贝、深拷贝的效果是一样的
- 浅拷贝会将对象复制生成一个新对象，但新对象仍然存储原始对象的引用，当原始对象是可变对象，然后修改它的值时，新旧对象会同时改变
- 深拷贝不仅会将对象复制生成一个新对象，且所有原始对象都会复制生成新对象，即使原始对象是可变对象，新对象存储的对象引用也是新的，所以改变旧对象的可变对象时，不会影响新对象
