Python中的變量賦值

引言:

Python中的變量在使用中很流暢,可以不關註類型,任意賦值,對於開發來說效率得到瞭提升,但若不瞭解其中的機理,往往也會犯一些小錯,讓開發進行的不那麼流暢,本文就是從語言設計和底層原理的角度,帶大傢理解Python中的變量。

下面我們從一個簡單例子開始:

a = 3

當我們代碼中寫入a=3時到底發生瞭啥,從概念上來說,Python會執行三個不同的步驟來完成這個請求:

  • 創建瞭一個對象來代表值3
  • 若是a尚未創建會創建一個變量a
  • 將變量a和新的對象3進行關聯,稱變量a為對象3的一個引用

上文提到的三個關鍵字,“對象”、“變量”、“引用”是Python中讓變量得以運作的關鍵,我們在下一小節細細道來。

1 變量、對象、引用

先從概念說起:

對象是分配的一塊內存,有足夠的空間去表示它們所代表的值。

變量是一個系統表的元素,擁有指向對象的連接的空間。

引用時自動形成的從變量到對象的指針。

接著上文中a=3的三個步驟,咱們增加一句代碼:

a = 3
b = a

下面通過一張圖表征瞭兩句話執行的結果:

關於b=a引發的操作為b同樣也指向瞭3,建立瞭從變量b到對象3的引用,此部分實現瞭python的賦值操作。此部分引出瞭Python中的賦值操作的秘密,下面咱們先來看一下為什麼Python中變量賦值時不用指定變量的類型呢,實際上從上面的概念中已經發現瞭一個重要定義:

>>> 類型屬於對象,而不是變量

為瞭理解對象類型是如何使用的,我們看一下對一個變量多次賦值的結果:

a = 3
a = 'wali'
a = 3.1415926

從表面上看,a開始是一個整數,接著變成一個字符串,最後變成一個浮點,對於學習過C語言的人來說,這個是無法理解的,但對於python來說,這是可以執行的。看起來像是a的類型在連續改變,實際上我們理解瞭變量、引用、對象的概念以及“類型屬於對象,而不是變量”這些知識後,我們會發現,實際發生瞭如下的事情:

執行中分別創建瞭整數類型的對象3,字符串的對象“wali”以及浮點數的對象3.14,變量a並不擁有這些類型,隻是簡單的通過引用分別指向瞭三個對象。

進一步深入研究就會發現,從Python語言實現的角度來說,每個對象都包含瞭一個頭部信息,其中就標識瞭這個對象的類型。

此外,還有一個概念“引用計數器”,我們再來看下,最開始的代碼:

a = 3
b = a

可能聰明的讀者已經心裡默默計算出對於對象3的引用計數器的值為2,分別為變量a和變量b對對象3的引用。是的,引用計數器的定義就是這麼明瞭,用於表征用於指向同一個對象的引用的個數。通過變量間的賦值操作,自動的計算對象的引用計數。

那麼,我們又會問引用計數器有啥用呢,為啥要多此一舉來計算有多少個變量引用同一個變量呢,此時我們引出一個新的概念:對象的垃圾回收。

2 對象的垃圾回收機制

有一段代碼:

a = 3
a = 'wali'
a = 3.1415926

我們會進一步思考,當我把a從指向整數對象3改變為指向字符串對象‘wali'時,那對象3發生瞭啥 ?難道一直放在內存裡,如果對象非常大,那豈不是很占用內存,實際上Python設計者早就為我們考慮的很周全瞭:

Python中,每當一個變量名被賦予瞭一個新的對象,之前的那個對象空間就會被回收(前提為此對象沒有被其他的變量名或對象所引用),這種自動回收對象空間的技術叫做垃圾回收。

這裡如何判斷何時回收,就得用到上一節所說的一個非常重要的概念,對象引用計數器,當計數器值為0標識無變量或對象引用,自動回收對象空間。到此,我們明白瞭對象引用計數器的重要作用,也理解瞭,除瞭我們看到的代碼,Python也在默默的為我們做不少自動化的事情。

3 變量所指向的對象不同會有何不同?

#example 1
a = 3
b = a
a = 5 

我們回到上面的例子中,如果a發生變化,那麼b會跟著發生變化嗎?理論上指向同一個對象是會跟著發生變化的,但是這裡的答案是不會,因為對象3是數字,不可變對象,所以隻能重新創建一個新的對象5,然後a指向對象5,但是如果a所指向的對象是一個可變的對象,比如說列表,就會和我們想的一樣b也會跟著發生變化,如下面的例子所示:

#example 2
a = [1,2,3]
b = a
a[0] = 3


L = a is b 
>>>True
M  =  a == b
>>>True

那麼看下面的例子,例子2 和例子3 有什麼區別呢?

#example 3
a = [1,2,3]
b = [1,2,3]
L = a is b
>>>False
M  =  a == b
>>>True

python中有兩種方法檢測變量是否相等,is 和 == ,其中==是判斷變量所指向的對象的值是否相等,is是判斷對象的同一性,如果兩個變量精確的指向同一對象,is操作符才會返回True,也可以理解為is操作符,是比較實現引用的指針是否相同,例子2中變量a和變量b指向同一個對象,所以L和M都是True,但是例子三中變量a和變量b指向不同的對象,所以才會出現例子3下面的L和M的值的不一樣的情況~但是如果下面的例子又會出現不同的結果:

#example 4
a = 3
b = 3
L = a is b
>>>True
M  =  a == b
>>>True

#example 5
c = [1,2,3]
K = c[2] is a
>>>True

是為什麼呢?因為3 為不可變對象,為瞭節省內存消耗,隻會保留一份,不管有多少個引用指向對象3,對象3都隻有一份,例子5也很好的證明瞭這一點~

例子4和例子5中變量和對象的引用關系

課外小知識:

(1)可變類型,值可以改變:主要包括list列表,dict字典;不可變類型,值不可以改變:主要包括:數值類型intlongboolfloat,字符串str,元組tuple

在例子3中變量a和b的所指向的對象為可變對象,並且a和b的地址不一樣,但是a和b中的元素所指向的對象其實是一樣的,如下圖所示

到此這篇關於Python中的變量賦值的文章就介紹到這瞭,更多相關Python變量賦值內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet!

推薦閱讀: