Python可變與不可變數(shù)據(jù)和深拷貝與淺拷貝實(shí)例分析

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淺拷貝和深拷貝

拷貝函數(shù)是專門(mén)為可變數(shù)據(jù)類型list、set、dict使用的一種函數(shù)。作用是，當(dāng)一個(gè)值指向另一個(gè)值的時(shí)候，也不會(huì)影響指向的值，如果被指向的數(shù)據(jù)是可變數(shù)據(jù)，那么它一旦被修改，指向的數(shù)據(jù)也會(huì)隨之改變。

什么是可變數(shù)據(jù)和不可變數(shù)據(jù)

我們來(lái)舉一個(gè)例子，整型是不可變的數(shù)據(jù)，那么為什么是不可變的數(shù)據(jù)呢？一個(gè)數(shù)據(jù)是不是可變的就要關(guān)系到python的緩存機(jī)制。

當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，如果它的內(nèi)存地址沒(méi)有發(fā)生變化，就說(shuō)明這是一個(gè)可變數(shù)據(jù)。

比如說(shuō)，我們現(xiàn)在創(chuàng)建一個(gè)值是a的變量，它的值是100，然后讓這個(gè)數(shù)值發(fā)生變化，觀察者個(gè)變量的內(nèi)存地址是否發(fā)生了變化。

a = 100
print(a, id(a)) # 100 1610845392

a += 100
print(a, id(a)) # 200 1610848592

我們發(fā)現(xiàn)數(shù)值發(fā)生了變化，變量的內(nèi)存也跟著發(fā)生了變化，我們?cè)賱?chuàng)建一個(gè)變量b，值也是整型100

b = 100
print(b, id(b))	# 100 1610845392

發(fā)現(xiàn)b的內(nèi)存地址和a的內(nèi)存地址是一樣的，也就是說(shuō)，像整型這樣的數(shù)據(jù)類型，一個(gè)數(shù)字就獨(dú)占一個(gè)內(nèi)存地址，當(dāng)某個(gè)指向這個(gè)值的變量，發(fā)生了變化的時(shí)候，不是這個(gè)變量的值要改變，而是這個(gè)變量要尋找改變后的值的內(nèi)存地址，然后重新的指向它。只要你的硬件不重新啟動(dòng)，那么這個(gè)內(nèi)存地址就永遠(yuǎn)也不會(huì)發(fā)生變化了，這樣的數(shù)據(jù)就是不可變數(shù)據(jù)。

那么，反之就是可變數(shù)據(jù)，指的就是當(dāng)變量指向的值發(fā)生變化之后，在這個(gè)內(nèi)存地址上的值實(shí)打?qū)嵉陌l(fā)生變化的值，就是可變數(shù)據(jù)類型。

比如列表，列表發(fā)生改變之后，是在原有的基礎(chǔ)上發(fā)生變化的，所以內(nèi)存地址是不會(huì)改變的，這就是可變數(shù)據(jù)類型，可變數(shù)據(jù)類型沒(méi)有內(nèi)存緩存機(jī)制，不能節(jié)省內(nèi)存，所以一模一樣的數(shù)據(jù)，他們的內(nèi)存地址可能是不相同的。

a = [1, 2]
print(a, id(a)) # [1, 2] 1528536069896

a.append(3)
print(a, id(a)) # [1, 2, 3] 1528536069896

# b 和 a的值相同，但是內(nèi)存地址不相同
b = [1, 2, 3]
print(b, id(b)) # [1, 2, 3] 1528536069832

那么拷貝函數(shù)是干什么的？

在我們的實(shí)際工作當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)使用的一種操作就是定義一個(gè)變量，它的值直接就賦給了一個(gè)原有的變量之上?？墒亲兞慷x之后我們絕不是用來(lái)作為一個(gè)擺設(shè)的，而是要做運(yùn)算、或者是做一個(gè)臨時(shí)的存儲(chǔ)，那么原有的變量的值是要改變的，問(wèn)題就來(lái)了，如果是一個(gè)不可變的數(shù)據(jù)還好，如果是可變的數(shù)據(jù)，直接的賦值他們的內(nèi)存地址是相同的， 如果一個(gè)變量的值發(fā)生變化，同內(nèi)存地址的的值就都發(fā)生改變了，我們的向要臨時(shí)存儲(chǔ)的值也就不再是我們想要的那個(gè)值了，這是絕大多數(shù)的時(shí)候我們不想看到的結(jié)果。

我們拿整型為例，變量a直接賦值給變量b，這個(gè)時(shí)候的變量a b 的值是相同的，但是如果變量a的值發(fā)生了變化，是絲毫不影響變量b的值的。

a = 100
print(a, id(a))  # 100 1610845392

b = a
print(b, id(b))  # 100 1610845392

a += 100
print(a, id(a))  # 200 1610848592
print(b, id(b))  # 100 1610845392

但是如果是可變數(shù)據(jù)就不是這樣的情況了

a = [1, 2]
print(a, id(a))  # [1, 2] 2077688035080

b = a
print(b, id(b))  # [1, 2] 2077688035080

a.append(3)
print(a, id(a))  # [1, 2, 3] 2077688035080
print(b, id(b))  # [1, 2, 3] 2077688035080

不可變數(shù)據(jù)的這個(gè)特性既是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)也是一個(gè)缺點(diǎn)，缺點(diǎn)就是如果我們想要保存a變量發(fā)生變化之前的的一個(gè)狀況的時(shí)候，是保存不下來(lái)的，這個(gè)時(shí)候就出現(xiàn)了拷貝函數(shù)，它可以將可變數(shù)據(jù)變成不可變數(shù)據(jù)那樣的效果。

淺拷貝

使用拷貝函數(shù)，將a變量放入作為參數(shù)放入函數(shù)中，使用b變量接受函數(shù)的返回值，就成功的拷貝了變量a，變量b的內(nèi)存地址和變量a的不一樣，這樣當(dāng)它們其中一方發(fā)生變化之后，不會(huì)影響到另一方的數(shù)據(jù)。

# 拷貝函數(shù)不能直接使用，需要使用import導(dǎo)入copy模塊，copy模塊的copy函數(shù)就是淺拷貝

import copy

a = [1, 2, 3]

# 變量b不在直接是變量a的直接賦值了，而是通過(guò)copy函數(shù)的返回值
b = copy.copy(a)

# 他們的數(shù)值一樣，但是內(nèi)存地址不同，所以他們之間的任意一方發(fā)生變化都不會(huì)影響到第二方。
print(a, id(a))  # [1, 2, 3] 2343743813320
print(b, id(b))  # [1, 2, 3] 2343743813192

a.append(4)
print(a, id(a))  # [1, 2, 3, 4] 2343743813320
print(b, id(b))  # [1, 2, 3] 2343743813192

但是如果變量a是一個(gè)二級(jí)容器或者是一個(gè)更多級(jí)容器，淺拷貝無(wú)法拷貝第二級(jí)容器或者更多級(jí)的容器，所以當(dāng)?shù)诙?jí)容器或者是更多級(jí)的容器發(fā)生變化的時(shí)候，還是會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)闇\拷貝只能拷貝一級(jí)容器，所以多級(jí)容器的內(nèi)存地址還是相同的。

import copy

a = [[66,88], 2, 3]

b = copy.copy(a)

print(a, id(a))  # [[66, 88], 2, 3] 2431683163720
print(b, id(b))  # [[66, 88], 2, 3] 2431683162184

# 改變二級(jí)容器
a[0].append(100)
print(a, id(a))  # [[66, 88, 100], 2, 3] 2431683163720
print(b, id(b))  # [[66, 88, 100], 2, 3] 2431683162184

# 淺拷貝不能拷貝二級(jí)及以上的容器
print(id(a[0]))  # 1582481372872
print(id(b[0]))  # 1582481372872

深拷貝

淺拷貝只能拷貝一級(jí)容器

所以誕生了深拷貝，深拷貝可以拷貝所有級(jí)別的容器。

import copy

a = [[66,88], 2, 3]

# 深拷貝使用deepcopy函數(shù)
b = copy.deepcopy(a)


print(a, id(a))  # [[66, 88], 2, 3] 2168411158088
print(b, id(b))  # [[66, 88], 2, 3] 2168411156552

a[0].append(100)
print(a, id(a))  # [[66, 88, 100], 2, 3] 2168411158088
print(b, id(b))  # [[66, 88], 2, 3] 2168411156552

# 深拷貝所有級(jí)別的容器
print(id(a[0]))  # 2168411158216
print(id(b[0]))  # 2168411122760

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