詳解Python淺拷貝、深拷貝及引用機制

這禮拜碰到一些問題，然後意識到基礎知識一段時間沒鞏固的話，還是有遺忘的部分，還是需要溫習，這裡做份筆記，記錄一下

##前續
先簡單描述下碰到的題目，要求是寫出2個print的結果



#可以看到，a指向了一個列表list對象，在Python中，這樣的賦值語句，其實內部意義是指a指向這個list所在記憶體位址，可以看作類似指標的概念。

而b，注意，他是把a對象包進一個list，並且乘以5，所以b的樣子應該是一個大list，裡面元素都是a

而當a對象進行了append操作後，其實，隱含的意思是，內存中的這個list進行了修改，所有對此對象進行引用的對象，都會發生改變

我將a的id打印出來，並且，同時印出b這個物件中所包含的元素a的id，這樣可以看到，在b這個list中，每個元素的id，和a是一樣的



#我們可以看到，a對象的id(記憶體位址)為10892296，雖然b把a包進了新的list，但是，這個元素引用的，還是相同位址的對象，可以用下圖來解釋##在


#之後，我們對a進行了append操作，由於list是可變對象，所以，他的記憶體位址並沒有改變，但是，對於記憶體中這個位址的引用的所有對象，都會被一同改變可以從上面測試圖分割線下半部分看出來.

由此，引出了對Python引用機制和淺複製及深複製的複習


Python的引用機制



引用機制案例1
由上面的例子，我們可以看到，python的引用傳遞，最終結果是讓2個物件都引用記憶體中同一塊區域的內容

所以我們來看一下下面的範例

B透過A，同樣引用了id為17446024的地址的內容，2者的id（記憶體位址）都是一毛一樣的

所以，透過A的操作 A[0]=3  或是  A[3].append(6)  ，都會對這塊記憶體中的內容進行修改（因為list是可變對象，所以記憶體位址並不會改變，這個後面再講）

這個是最基本的引用案例(另外說句，由於A和B都指向了同一塊記憶體位址，所以經由B修改的內容，也能反映到A上面去)




#引用機制案例2
我們再來看一個案例

看題目貌似是會把元素2替換成本身這個列表，結果也許應該是A=[1,[1,2,3],3]

但其實不是！ ！你可以看到，紅框中部分，中間有無限多個嵌套

為什麼會這樣呢？

其實是因為，A指向的是[1,2,3]這個列表，在這個例子中，只是把A的第2個元素，指向了A對象本身，所以說，只是A的結構發生了變化！但是，A還是指向那個物件

我們可以透過印A的id來看，他的指向是沒有改變的！ ！



來看一下，A的指向並沒有改變



那如果我們要達到最後輸出效果是[ 1,[1,2,3],3]的效果，該如何來操作？

這裡，我們就要用到淺複製了，用法可以如下





#淺複製和深複製

#淺複製
#
現在，就來說說淺複製和深複製,上面的方法實際上只是進行了淺複製，shallow copy，含義是他是對原來引用的對象進行了複製，但是不再引用同一對像地址

看下面的例子，B透過B = A[:] 操作，來進行了淺複製，你可以看到，淺複製之後，A和B引用的記憶體位址已經是不同的了

但是，A和B內部的元素的引用位址，還是相同的，這點要非常注意！是有差別的！ ！ ！

A和B的引用記憶體位址的不同，帶來的效果是，你在B上面進行的操作，並不會影響到A。



淺拷貝歸納：

#所以淺拷貝，可以歸納為，複製一份引用，新的物件和原來的物件的參考被區分開，但是內部元素的位址引用還是相同的

但是淺複製也會有問題，問題在哪裡呢？就是碰到有巢狀的情況，例如下面的情況可以看到，我給B賦值了一份A的淺複製，這樣A和B的id（記憶體位址）就不一樣了。

所以，當我修改A[0]=8的時候，B不會被影響到，因為他們A和B兩者是獨立的引用，但是這裡中間有一個嵌套的列表[4 ,5,6]

這個[4,5,6]我們可以理解為：A和B也共同引用著，也就是對於A和B的第二個元素來說，他們還是指向同一塊記憶體位址的。

另外要說一句，由於int是不可變型，所以，把A[0]修改成8之後，他的引用位址就變了！就和B[0]這個元素的引用區分開了。



深複製

那要如何面對這樣的情況呢？就要用到python模組裡面的copy模組了

copy模組有2個功能

1: copy.copy(你要複製的物件) : 這個是淺拷貝，和前面對list進行的[:] 操作性質是一樣的

2: copy.deepcopy(你要複製的物件) : 這個是深拷貝，他除了和淺拷貝一樣，會新產生一份物件的引用，另外對於內部的元素，都會新生成引用，以獨立分開.

看下面的例子，當你給B賦值一份A的深複製之後，他倆可以說是完全獨立開了，無論你修改的是A裡面的不可變元素，還是修改A裡面嵌套的可變元素，結果都不會影響到B

我的理解是：深複製可以稱之為遞歸拷貝，他會把所有嵌套的可變元素都拷貝一下，然後獨立引用出來.



#深複製歸納：

深複製的效果，除了和淺複製一樣，將物件的引用新生成一份引用之外，內部所有嵌套的元素，他都會幫你一一獨立開.

自己畫了2張圖，以表示淺複製和深複製的效果區別

需要說明的是，雖然淺複製之後，列表內不可變元素的引用地址還是相同的，但是，正因為他們是不可變元素，所以，在其中任意不可變元素被改變之後，引用位址都會是新的，而不會影響原來的引用位址。







#總結

所以，到這裡，淺複製和深複製的機制，基本上理解了。

另外還有特殊情況需要說明

對於不可變類型：int, str, tuple, float 這樣的元素來說，沒有拷貝這個說法，他們被修改之後，引用地址就是直接改變了，如下面



但是，如果不可變類型內部有嵌套的可變類型的時候，還是可以使用深複製的

#

另外要提醒一句，平常我們用的最多的直接賦值（或可以說是直接傳遞引用）的方法，例如下面的例子

他是將a和b兩個可變元素同時指向一個記憶體位址，所以，任何改變都是波及到a和b的



#最後

可變類型：list , set , dict

不可變類型：int, str , float , tuple

淺複製方法：[:] , copy.copy() ,  使用工廠函數(list/dir/set )

深複製方法：copy.deepcopy()

以上是詳解Python淺拷貝、深拷貝及引用機制的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！