python可變對象,不可變對象詳解

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在寫python程序時，對於可變對象和不可變對象這裡理解不深，導致總會犯一些細節錯誤。以下面的程序舉例：

ab = {'a':1, 'b':2}
list1 = []
for i in range(2,5):
    ab['a'] = i
    list1.append(ab)
print(list1)     # [{'a': 4, 'b': 2}, {'a': 4, 'b': 2}, {'a': 4, 'b': 2}]

這段代碼本以為結果應該是[{‘a’: 2, ‘b’: 2}, {‘a’: 3, ‘b’: 2}, {‘a’: 4, ‘b’: 2}]，但是列表中的每一個字典裡鍵a的值都變成瞭最後一次的值4。這就涉及到瞭python中的可變對象和不可變對象的相關知識。

首先，什麼是對象呢？

在python中，一切皆對象，對象必有的三個屬性：地址、類型、值

當 a=5時，其實就是一個創建和引用的過程。首先創建一個對象5,5被存在內存中，有自己獨立的一塊地址空間，然後a指向（引用）瞭5。

可變對象與不可變對象

當對象的值發生變化，但內存地址沒有改變時，則說明是可變類型

當對象的值發生變化，內存地址也發生改變時，則說明是不可變類型

眾所周知，python裡的可變對象有：列表、字典、集合

不可變對象有：元組、字符串、數值

以下代碼可以更好地解釋可變對象與不可變對象：

python在引用不可變對象時，會尋找該對象是否被創建過，若該對象已創建，則變量會直接引用該對象，不會再申請新的內存空間。

a = 5
b = 5
# 此時a和b都引用瞭對象5，所以地址一樣
print(id(a), id(b))         # 1662825664 1662825664
# 對象發生瞭變化，a改變瞭引用，地址也發生瞭變化
a = 6
print(id(a), id(b))     # 1662825696 1662825664

引用可變對象時，會創建新的內存地址，當可變對象值發生改變時，原內存地址不會改變

list1 = [1,2,3,4]
list2 = [1,2,3,4]
print(id(list1), id(list2))   #1754039591880  1754040417288
list1.append(5)
print(id(list1), id(list2))   #1754039591880  1754040417288

註意：如果直接將list2 = list1，那麼list1和list2的地址會是相同的。隻是換瞭不同的名稱而已。

list1 = [1,2,3,4]
list2 = list1
print(id(list1), id(list2))   #2272617112520 2272617112520
list1.append(5)
print(id(list1), id(list2))   # 2272617112520 2272617112520

那麼為什麼列表是可變的，而字符串或數值型是不可變的呢？這要深究到python數據類型的底層實現。

List底層

List通過引用數組實現列表元素的存儲

簡單來說，就是列表中開辟瞭一塊連續的地址空間，用來存儲引用元素的地址。所以列表中存儲的是地址，而不是具體的值。

在這裡插入圖片描述

字典底層

通過稀疏數組 實現值的存儲與訪問

1.字典的創建過程

  • 創建一個散列表（稀疏數組，可以動態擴充）
  • 通過hash()計算鍵的散列值
  • 根據計算的散列值確定其在散列表中的位置
  • 在該位置上存入值

2.字典的訪問過程

  • 計算要訪問的鍵的散列值
  • 根據計算的散列值，按照一定的規則，確定其在散列表中的位置
  • 讀取該位置上存儲的值

字符串底層

通過緊湊數組實現字符串的存儲

字符串數據在內存中是連續存放的，空間利用率高。因此，字符串是不可變類型。

原因是：每個字符的大小是固定的，因此一個字符串的大小也是固定的，可以分配一個固定大小的空間給字符串。

再補充一些關於函數傳遞參數的方式

值傳遞

主函數向調用函數傳遞的參數是不可變類型時，實際上隻是將實參的拷貝（即臨時副本）傳遞給瞭被調用函數，並不是實參本身，這樣被調函數不能直接修改主調函數中變量的值，而隻能修改其私有的臨時副本的值。

引用傳遞

主函數向調用函數傳遞的參數是可變類型時，實際上是將實參的引用傳入瞭調用函數，對引用的操作等於對其指定的對象進行操作。

註意以下兩種情況：

list1 = [1,2,3,4]
def solution(list1):
    list1 = [1,2,3,4,5]
    return list1
solution(list1)
print(list1)      # [1,2,3,4]

list1 = [1,2,3,4]
def solution(list1):
    list1.append(5)
    return list1
solution(list1)
print(list1)      # [1,2,3,4,5]

第一種，在函數內部用瞭”=” ，其實就相當於重新創建瞭一塊內存存放新的對象，將list1指向瞭新的對象，所以並沒有改變全局中的list1

第二種，使用append，即改變原對象的值，因此還是對原對象的操作。

參考：

Python 類、對象、數據分類、函數參數傳遞的理解

python數據類型的底層實現

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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