Python對象，名字以及綁定

Python進階- 物件，名字以及綁定

#寫在前面

如非特別說明，下文均基於Python3

1、一切對象

Python哲學：

Python中一切皆物件

1.1 資料模型-對象，值以及型別

物件是Python對資料的抽象。 Python程式中所有的資料都是物件或物件之間的關係表示的。 (在某種意義上，為順應馮·諾依曼「儲存式計算機」的模型，Python中的程式碼也是物件。)

Python中每一個物件都有一個身分標識，一個值以及一個類型。物件創建後，其身分標識絕對不會改變；可以把身分識別當作物件在記憶體中的位址。 is運算子比較兩個物件的身份識別；id()函數傳回表示物件身分識別的整數。

CPython實作細節： 在CPython解釋器的實作中，id(x)函數傳回儲存x的記憶體位址

物件的型別決定了物件支援的運算(例如，物件有長度麼？)，同時也決定了該型別物件可能的值。 type()函數傳回物件的型別(這個型別本身也是一個物件)。與其身分識別一樣，物件的型別也是不可改變的^[1]。

一些物件的值可以改變。可改變值的物件也稱為可變的(mutable)；一旦創建，值恆定的物件也叫做不可變的(immutable)。 (當不可變容器物件中包含對可變物件的引用時，可變物件值改變時，這個不可變容器物件值也被改變了；然而，不可變容器物件仍被認為是不可變的，因為物件所包含的值集合確實是不可改變的。中包含了對其他物件的引用；那麼這些引用可以看做地址，即使地址指向的內容改變了，集合中的地址本身是沒有改變的。 所以不可變容器對象還是不可變對象。取決於其類型；例如，數字，字串和元組是不可變的，但字典和列表是可變的。

物件從不明確銷毀；當物件不可達時會被垃圾回收(譯註：物件沒有引用了)。解釋器實作允許垃圾回收延時或直接忽略——這取決於垃圾回收是如何實現的，只要沒有可達物件被回收。

CPython實作細節： CPython解釋器實作使用引用計數模式延時探測循環連結垃圾，這種方式可回收大多數不可達對象，但並不能保證循環引用的垃圾會被回收。查看gc模組的文件以了解控制循環垃圾回收的更多資訊。其他解釋器實作與CPython不同，CPython實作將來也許會改變。因此不能依賴垃圾回收器來回收不可達物件(因此應該總是明確關閉檔案物件。)。

需要注意，使用工具的調試追蹤功能可能會導致應該被回收的物件一直存活，使用try...#except語句捕獲異常也可以保持物件的存活。

有些物件引用瞭如檔案或視窗的外部資源。不言而喻持有資源的物件被垃圾回收後，資源也會被釋放，但因為沒有機制保證垃圾回收一定會發生，這些資源持有對像也提供了顯式釋放外部資源的方式，通常使用close()方法。強烈建議在程序中明確釋放資源。 try...<a href="http://www.php.cn/wiki/207.html" target="_blank">final</a>ly語句和with語句為釋放資源提供了便利。

有些物件包含對其他物件的引用，這些物件被稱為 容器。元組，列表和字典都是容器。引用的容器值的一部分。大多數情況下，當談論容器的值時，我們暗指容器包含的物件值集合，而不是物件的身份識別集合；然而，當談論容器的可變性時，我們暗指容器包含的物件的身份識別。因此，如果不可變物件(如元組)包含可變物件的引用，則可變物件改變時，其值也改變了。

類型影響物件的絕大多數行為。在某些情況下甚至對象的身份標識的重要性也受到影響：對於不可變類型，計算新值的操作實際上可能會返回已存在的，值和類型一樣的對象的引用，然而對於可變對象來說這是不可能的。例如，語句a = 1; b = 1執行之後，a和b可能會也可能不會引用具有相同值得同一個對象，這取決於解釋器實作。但是語句c = []; d = []執行之後，可以保證c和d會指向不同的，唯一的新建立的空列表。 (注意c = d = []分配相同的物件給c和d)

Note： 以上翻譯自《The Python Language References#Data model#Objects, values, types》 3.6.1版本。

1.2 物件小結

官方文件已經對Python 物件做了詳細的描述，這裡總結一下。

物件的三個特性：

• 身份識別
  唯一識別物件；不可變；CPython#解釋器實作為物件的記憶體位址。
  操作：id()，內建函數id()函數傳回標識物件的一個整數；is比較兩個物件的身份識別。
  範例：

  >>> id(1)
  1470514832
  >>> 1 is 1
  True

• 類型
  決定物件支援的操作，可能的值；不可變。
  操作：type()，內建函數傳回物件的類型
  範例：

  >>> type('a')
  <class></class>

• 值
  數據，可變/不可變
  操作：==運算子用於比較兩個物件的值是否相等，其他比較運算子比較物件間大小情況。
  範例：

  >>> 'python'
  'python'
  >>> 1 == 2
  False

可變與不可變：一般認為，值不可變的物件是不可變對象，值可變的物件是可變對象，但是要注意不可變集合對象包含可變對象引用成員的情況。

Python中的物件：

#

# -*- coding: utf-8 -*-# filename: hello.py'a test module'author = 'Richard Cheng'import sysclass Person(object):    ''' Person class'''

    def init(self, name, age):        self.name = name        self.age = agedef tset():    print(sys.path)
    p = Person('Richard', 20)    print(p.name, ':', p.age)def main():
    tset()if name == 'main':
    main()

##這段

Python程式碼中有很多對象，包括hello這個模組對象，創建的Person類別對象，幾個函數如test, main函數對象，數字，字串，甚至程式碼本身也是對象。

2、名字即「

變數」

幾乎所有語言中都有「變數」的說法，嚴格說來，

Python#中的變數不應該叫變量，稱為名字更貼切。

以下翻譯自Code Like a Pythonista: Idiomatic Python # Python has "names"

2.1 其他語言有變數

其他語言中，為變數分配值就像將值放到「盒子」裡。

int a = 1;

盒

a現在有了一個整數1。

為同一個變數分配值替換掉盒子的內容：

a =2;

現在盒子

a中放了整數2

將一個變數分配給另一個變量，拷貝變數的值，並把它放到新的盒子裡：

int b = a;

#b是第二個盒子，裝有整數2的拷貝。盒子a有一份單獨的拷貝。

2.2 Python有名字

Python中，名字或識別碼就像將一個標籤捆綁到物件上一樣。
a = 1

#

这里，整数对象1有一个叫做a的标签。

如果重新给a分配值，只是简单的将标签移动到另一个对象：
a = 2

现在名字a贴到了整数对象2上面。原来的整数对象1不再拥有标签a，或许它还存在，但是不能通过标签a访问它了(当对象没有任何引用时，会被回收。)

如果将一个名字分配给另一名字，只是将另一个名字标签捆绑到存在的对象上：
b = a

名字b只是绑定到与a引用的相同对象上的第二个标签而已。

虽然在Python中普遍使用“变量”(因为“变量”是普遍术语)，真正的意思是名字或者标识符。Python中的变量是值得标签，不是装值得盒子。

2.3 指针？引用？名字？

C/C++中有指针，Java中有引用，Python中的名字在一定程度上等同于指针和引用。

2.1节中其他语言的例子，也只是针对于它们的基本类型而言的，若是指针或者引用，表现也跟Python的名字一样。这也在一定程度上说明了Python将面向对象贯彻得更加彻底。

2.4 名字支持的操作

可以对一个变量做什么？声明变量，使用变量，修改变量的值。名字作为Python中的一个重要概念，可以对它做的操作有：

• 定义；名字需要先定义才能使用，与变量需要先声明一样。

• 绑定：名字的单独存在没有意义，必须将它绑定到一个对象上。

• Python對象，名字以及綁定：名字可以重新引用另一个对象，这个操作就是Python對象，名字以及綁定。

• 引用：为什么要定义名字，目的是使用它。

3、绑定的艺术

名字以及对象，它们之间必然会发生些什么。

3.1 变量的声明

其他如C/C++和Java的高级语言，变量在使用前需要声明，或者说定义。以下在Java中声明变量：

public static void main(String[] args) {        int i = 0; // 先声明，后使用
        System.out.println(i); // 使用变量i}

这样，在可以访问到变量i所在作用域的地方，既可以使用i了。还有其他声明变量的方法么？好像没有了。

3.2 名字的定义

Python中有多种定义名字的途径，如函数定义，函数名就是引用函数对象的名字；类定义，类名就是指向类对象的名字，模块定义，模块名就是引用模块对象的名字；当然，最直观的还是赋值语句。

赋值语句

官方对赋值语句做了这样的说明(地址)：

Assignment statements are used to (re)bind names to values and to modify attributes or items of mutable objects.

即：

赋值语句被用来将名字绑定或者Python對象，名字以及綁定给值，也用来修改可变对象的属性或项

那么，我们关心的，就是赋值语句将名字和值(对象)绑定起来了。

看一个简单的赋值语句：

a = 9

Python在处理这条语句时:

1. 首先在内存中创建一个对象，表示整数9:

1. 然后创建名字a，并把它指向上述对象：

上述过程就是通过赋值语句的名字对象绑定了。名字首次和对象绑定后，这个名字就定义在当前命名空间了，以后，在能访问到这个命名空间的作用域中可以引用该名字了。

3.3 引用不可变对象

定义完名字之后，就可以使用名字了，名字的使用称为“引用名字”。当名字指向可变对象和不可变对象时，使用名字会有不同的表现。

a = 9       #1a = a + 1   #2

语句1执行完后，名字a指向表示整数9的对象：

由于整数是不可变对象，所以在语句2处引用名字a，试图将表示整数9的对象 + 1，但该对象的值是无法改变的。因此就将该对象表示的整数值9加1，以整数10新建一个整数对象：

接下来，将名字a Python對象，名字以及綁定 到新建对象上，并移除名字对原对象的引用：

使用id()函数，可以看到名字a指向的对象地址确实发生了改变：

>>> a = 9>>> id(a)1470514960>>> a = a + 1>>> id(a)1470514976

3.4 引用可变对象

3.4.1 示例1：改变可变对象的值

可变对象可以改变其值，并且不会造成地址的改变：

>>> list1 = [1]>>> id(list1)42695136>>> list1.append(2)>>> id(list1)42695136>>> list1
[1, 2]>>>

执行语句list1 = [1]，创建一个list对象，并且其值集中添加1，将名字list1指向该对象：

执行语句list1.append(2)，由于list是可变对象，可以直接在其值集中添加2：

值得改变并没有造成list1引用的对象地址的改变。

3.4.2 示例2：可变对象Python對象，名字以及綁定

再来看一个比较“奇怪”的例子：

values = [1, 2, 3]
values[1] = valuesprint(values)

一眼望去，期待的结果应该是

[1, [1, 2, 3], 3]

但实际上结果是：

[1, [...], 3]

我们知道list中的元素可以是各种类型的，list类型是可以的：

3.4.3 示例3：Python對象，名字以及綁定可变对象

观察以下代码段：

>>> list1 = [1]>>> id(list1)42695136>>> list1 = [1, 2]>>> id(list1)42717432

两次输出的名字list1引用对象的地址不一样，这是因为第二次语句list 1 = [1, 2] 对名字做了Python對象，名字以及綁定：

3.5 共享对象

当两个或两个以上的名字引用同一个对象时，我们称这些名字共享对象。共享的对象可变性不同时，表现会出现差异。

3.5.1 共享不可变对象

函数attempt_change_immutable将参数i的值修改为2

def attempt_change_immutable(i):
    i = 2i = 1print(i)
attempt_change_immutable(i)print(i)

Output:

11

如果你对输出不感到意外，说明不是新手了 ^_^。

1. 首先，函数的参数i与全局名字i不是在同一命名空间中，所以它们之间不相互影响。

2. 调用函数时，将两个名字i都指向了同一个整数对象。

3. 函数中修改i的值为2, 因为整数对象不可变，所以新建值为2的整数对象，并把函数中的名字i绑定到对象上。

4. 全局名字i的绑定关系并没有被改变。

值得注意的是，这部分内容与命名空间和作用域有关系，另外有文章介绍它们，可以参考。

3.5.2 Python對象，名字以及綁定

函数attempt_change_mutable为列表增加字符串。

def attempt_change_mutable(list_param):
    list_param.append('test')

list1 = [1]print(list1)
attempt_change_mutable(list1)print(list1)

output:

[1]
[1, 'test']

可以看到函数成功改变了列表list1的值。传递参数时，名字list_param引用了与名字list1相同的对象，这个对象是可变的，在函数中成功修改了对象的值。

首先，名字list_param与名字list1指向对象：

然后，通过名字list_param修改了对象的值：

最后，这个修改对名字list1可见。

3.6 绑定何时发生

总的来说，触发名字对象绑定的行为有以下一些：

• 赋值操作；a = 1

• 函数定义；

  def test():
      pass

  将名字test绑定到函数对象

• 类定义：

  class Test(object):
      pass

  将名字Test绑定到类对象

• 函数传参；

  def test(i):
      pass
  test(1)

  将名字i绑定到整数对象1

• import语句：

  import sys

  将名字sys绑定到指定模块对象。

• <a href="http://www.php.cn/wiki/125.html" target="_blank">for</a>循环

  for i in range(10):
      pass

  每次循环都会绑定/Python對象，名字以及綁定名字i

• as操作符

  with open('dir', 'r') as f:
      pass
  
  try:
      pass
  except NameError as ne:
      pass

  with open语句，异常捕获语句中的as都会发生名字的绑定

4、其他说明

待续。。。

参考

1. The Python Language References#Data model# Objects, values, types

2. Python的名字绑定

3. Python一切皆对象

4. Code Like a Pythonista: Idiomatic Python

5. python基础（5）：深入理解 python 中的赋值、引用、拷贝、作用域

脚注

[1] 在特定的控制条件下，改变对象的类型是可能的。但不是一种明智的做法，如果处理不当的话，会发生一些奇怪的行为。

以上是Python對象，名字以及綁定的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！