詳解python淺拷貝與深拷貝

0. 介紹

淺拷貝:只拷貝父對(duì)象臭蚁,不拷貝內(nèi)部子對(duì)象

nums = [1, 2, 3, [4, 5]]
nums_copy = nums.copy()
nums[0], nums[3][0] = 8, 100
print(nums)
print(nums_copy)

# 輸出
# nums: [8, 2, 3, [100, 5]]
# nums_copy: [1, 2, 3, [100, 5]]

深拷貝:完全拷貝了父對(duì)象及其子對(duì)象

import copy

nums = [1, 2, 3, [4, 5]]
nums_copy = copy.deepcopy(nums)
nums[0], nums[3][0] = 8, 100
print(nums)
print(nums_copy)

# 輸出
# nums: [8, 2, 3, [100, 5]]
# nums_copy: [1, 2, 3, [4, 5]]

深拷貝與淺拷貝的使用大致如此氏豌,只是作為一個(gè)API記住沒有任何的難度蜜自,如果你的目標(biāo)僅僅在于了解如何使用揽祥,那么本文對(duì)你的幫助到此就為止了哪亿。如果你有足夠的好奇心卓鹿,想了解其中的原理菱魔,那么可以繼續(xù)往下看,我會(huì)對(duì)它的原理進(jìn)行詳細(xì)分析吟孙。

1. 對(duì)象模型

為了讓大家更好以及更透徹的理解python的淺拷貝與深拷貝澜倦,我們先來簡(jiǎn)單的說一下python的對(duì)象模型。如果你有研究過python的源碼杰妓,那么對(duì)于對(duì)象模型就一定不會(huì)感到陌生藻治。

首先這里要給出一個(gè)重要的結(jié)論:在python中,一切皆對(duì)象

和C++以及Java一樣巷挥,python也是一個(gè)面向?qū)ο蟮某绦蛘Z(yǔ)言桩卵,但不同的是,python是一個(gè) 完全面向?qū)ο?/em> 的語(yǔ)言倍宾,怎么去理解這句話呢雏节?請(qǐng)看下面這個(gè)例子

以C語(yǔ)言為例,定義一個(gè)變量 a 并初始化為1高职,再定義一個(gè)變量 b钩乍,以 a 賦值:

int a = 1;
int b = a;

C語(yǔ)言中,這兩個(gè)變量在內(nèi)存的分配情況就如上圖所示怔锌,二者位于不同的內(nèi)存區(qū)域寥粹。這也是比較符合我們認(rèn)知的,那么在python中也是如此嗎埃元?我們來看看下面一段代碼:


驚奇地看到涝涤, ab 這兩個(gè)變量的地址居然是相同的!這似乎不符合常理岛杀!但這也恰恰印證了我們前面提到了結(jié)論妄痪,在python中,一切皆對(duì)象楞件, ab 僅僅只是兩個(gè)名字衫生,它們都指向了內(nèi)存中同一個(gè)整數(shù)對(duì)象:

如果這還不能打動(dòng)到你裳瘪,我們?cè)倏匆欢未a:


這里只對(duì)變量 a 做了個(gè)自增運(yùn)算,但同一個(gè)變量自增前與自增后的地址竟然發(fā)生了變化罪针!這是怎么回事彭羹?

其實(shí)原因也很簡(jiǎn)單,整數(shù)對(duì)象在python中被稱為 不可變對(duì)象泪酱,也就是說它們的值一旦確定就不可更改派殷,我們這里對(duì)變量 a 做的自增運(yùn)算,會(huì)讓python在內(nèi)存中重新創(chuàng)建一個(gè)整數(shù)對(duì)象墓阀,兩個(gè)不同的對(duì)象在內(nèi)存中的地址自然也是不同的:


既然有 不可變對(duì)象毡惜,那么對(duì)應(yīng)的一定存在 可變對(duì)象,在python中典型的可變對(duì)象就是列表(List)


往列表里頭追加數(shù)據(jù)斯撮,發(fā)現(xiàn)列表對(duì)象還是原來那個(gè)经伙,只不過多了一個(gè)元素。實(shí)際上勿锅,列表對(duì)象內(nèi)部維護(hù)了一個(gè) 動(dòng)態(tài)數(shù)組 帕膜,存儲(chǔ)元素對(duì)象的指針。列表對(duì)象增減元素溢十,需要修改該數(shù)組垮刹,例如,追加元素 3 :


2. 直接賦值

了解python對(duì)象模型的基本概念之后张弛,從這個(gè)角度來理解淺拷貝與深拷貝就會(huì)輕松不少荒典,在此之前,我們先來說一下直接賦值吞鸭,以python基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)列表(List)為例:


這里我們只改變了 nums 列表中的元素种蝶,但是卻影響到了 nums_copy,通過前面學(xué)到的知識(shí)瞒大,很容易明白變量只是個(gè)名字,二者其實(shí)指向的是同一個(gè)對(duì)象搪桂,即同一個(gè)內(nèi)存地址(不信的話可以親自動(dòng)手打印一下這兩個(gè)列表的地址透敌,會(huì)發(fā)現(xiàn)地址值是相同的),所以只要修改其中一個(gè)踢械,另一個(gè)勢(shì)必也會(huì)跟著改變:

3. 淺拷貝

同樣對(duì)于列表 numsnums_copy酗电,如果采用淺拷貝的方式(這里的nums[:]等同于nums.copy()),二者就不會(huì)指向同一個(gè)地址空間了内列,即它們是兩個(gè)獨(dú)立的列表對(duì)象撵术,但是它們的子對(duì)象仍然是相同的,文字?jǐn)⑹銎饋砜赡苓€是比較晦澀话瞧,我們直接看代碼和圖:

nums = [1, 2, 3, [4, 5]]
nums_copy = nums[:]
print(id(nums))
print(id(nums_copy))

# 輸出
# 2695619174984
# 2695620417672

通過地址打印嫩与,首先我們可以確定的是寝姿,淺拷貝之后,列表變量 numsnums_copy 的指向已經(jīng)不是同一個(gè)對(duì)象了划滋,因?yàn)樗鼈兊牡刂凡煌?/p>

nums = [1, 2, 3, [4, 5]]
nums_copy = nums[:]
print(id(nums[0]))
print(id(nums_copy[0]))
print(id(nums[3]))
print(id(nums_copy[3]))

# 輸出
# 140719115661056
# 140719115661056
# 2689543594504
# 2689543594504

接著我們打印了兩個(gè)列表中的部分相同位置的元素饵筑,發(fā)現(xiàn)地址還是一樣,這說明了处坪,二者雖然已經(jīng)是兩個(gè)不同的列表對(duì)象根资,但它們的子對(duì)象仍然是相同的,現(xiàn)在我們嘗試著修改其中一個(gè)列表的值同窘,看看會(huì)有什么樣有意思的事情發(fā)生:

nums = [1, 2, 3, [4, 5]]
nums_copy = nums[:]
nums[0] = 8
nums[3][0] = 100
print(nums)
print(nums_copy)

# 輸出
# nums: [8, 2, 3, [100, 5]]
# nums_copy: [1, 2, 3, [100, 5]]

從打印信息看來玄帕,這里的子對(duì)象除了整數(shù)對(duì)象之外還有一個(gè)子列表對(duì)象,那么為什么整數(shù)對(duì)象的值沒有更新想邦,但子列表對(duì)象的值更新了呢裤纹?其實(shí)結(jié)合我們前面說到的 可變對(duì)象不可變對(duì)象 就很好理解:

4. 深拷貝

當(dāng)您閱讀到這里的時(shí)候,相信您已經(jīng)對(duì)python的對(duì)象模型有了更加深刻的理解案狠,深拷貝相較于淺拷貝唯一的區(qū)別就是我在介紹中說的那句話:深拷貝完全拷貝了父對(duì)象及其子對(duì)象

我們最后再走一遍流程服傍,首先通過代碼來看看深拷貝之后 nums 以及 nums_copy 的地址信息:


可以明顯的看到經(jīng)過深拷貝之后,不僅父對(duì)象的地址發(fā)生了變化骂铁,連子對(duì)象的地址也發(fā)生了變化吹零,這表明了二者已經(jīng)沒有了任何交集,是兩個(gè)徹底不同的對(duì)象拉庵。在這種情況下灿椅,我們?cè)偃バ薷?nums 的值,不會(huì)對(duì) nums_copy 產(chǎn)生任何的影響:


那么它們?cè)趦?nèi)存中的分配示意圖應(yīng)該是這樣的:

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