Python中的拷貝詳解

在之前的一篇文章中夕土,我們解釋了一下為什么下面的兩種方式是不同的:

bucket = [[] for _ in range(len(nums)+1)]
bucket1 = [[]] * (len(nums) + 1)

第一種生成的bucket中每個(gè)list都是不同的list object 舵稠,而第二個(gè)bucket中的每個(gè)list都是相同的list object织阅。為什么呢拧略?這就涉及到Python中深淺拷貝的知識(shí)犀农,接下來(lái)摇天,我們就詳細(xì)介紹一下。

1忘朝、Python對(duì)象賦值

我們先來(lái)看一下下面的一段代碼:

will = ["Will", 28, ["Python", "C#", "JavaScript"]]
wilber = will
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

will[0] = "Wilber"
will[2].append("CSS")
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

上段代碼的輸出為:

下面來(lái)分析一下這段代碼:
1)首先灰署,創(chuàng)建了一個(gè)名為will的變量,這個(gè)變量指向一個(gè)list對(duì)象辜伟,從第一張圖中可以看到所有對(duì)象的地址(每次運(yùn)行氓侧,結(jié)果可能不同)
2)然后,通過(guò)will變量對(duì)wilber變量進(jìn)行賦值导狡,那么wilber變量將指向will變量對(duì)應(yīng)的對(duì)象(內(nèi)存地址),也就是說(shuō)"wilber is will"偎痛,"wilber[i] is will[i]"可以理解為旱捧,Python中,對(duì)象的賦值都是進(jìn)行對(duì)象引用(內(nèi)存地址)傳遞
3)由于will和wilber指向同一個(gè)對(duì)象踩麦,所以對(duì)will的任何修改都會(huì)體現(xiàn)在wilber上枚赡。這里需要注意的一點(diǎn)是,str是不可變類型谓谦,所以當(dāng)修改的時(shí)候會(huì)替換舊的對(duì)象贫橙,產(chǎn)生一個(gè)新的地址39758496。

上面這段代碼的過(guò)程可以由下面的圖進(jìn)行解釋:

2反粥、Python淺拷貝

我們還是來(lái)看一個(gè)代碼示例:

import copy

will = ["Will", 28, ["Python", "C#", "JavaScript"]]
wilber = copy.copy(will)

print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

will[0] = "Wilber"
will[2].append("CSS")
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

這段代碼的輸出為:

分析一下這段代碼:
1)首先卢肃,依然使用一個(gè)will變量,指向一個(gè)list類型的對(duì)象才顿。然后莫湘,通過(guò)copy模塊里面的淺拷貝函數(shù)copy(),對(duì)will指向的對(duì)象進(jìn)行淺拷貝郑气,然后淺拷貝生成的新對(duì)象賦值給wilber變量幅垮。淺拷貝會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象,這個(gè)例子中"wilber is not will"尾组,但是忙芒,對(duì)于對(duì)象中的元素,淺拷貝就只會(huì)使用原始元素的引用(內(nèi)存地址)讳侨,也就是說(shuō)"wilber[i] is will[i]"呵萨。
2)當(dāng)對(duì)will進(jìn)行修改的時(shí)候,由于list的第一個(gè)元素是不可變類型爷耀,所以will對(duì)應(yīng)的list的第一個(gè)元素會(huì)使用一個(gè)新的對(duì)象39758496甘桑。但是list的第三個(gè)元素是一個(gè)可不類型,修改操作不會(huì)產(chǎn)生新的對(duì)象,所以will的修改結(jié)果會(huì)相應(yīng)的反應(yīng)到wilber上跑杭。

上面這段代碼的過(guò)程可以由下面的圖進(jìn)行解釋:


除了使用copy模塊中的copy方法進(jìn)行淺拷貝外铆帽,python中還有其他幾種的淺拷貝方式:
1)使用切片[:]操作
2)使用工廠函數(shù)(如list/dir/set)
3)使用copy模塊中的copy()函數(shù)

第三種方式我們已經(jīng)介紹過(guò)了,通過(guò)下面的例子可以看出前兩種方式也是淺拷貝:

>>> person = ["name",["savings",100.00]]

>>> hubby = person[:] #切片操作

>>> wifey = list(person) #使用工廠函數(shù)

>>> [id(x) for x in person,hubby,wifey]

[139797546486384, 139797546556592, 139797546557240]

>>> [id(x) for x in hubby]

[139797546838128, 139797546485808]

>>> [id(x) for x in wifey]

[139797546838128, 139797546485808]

>>> hubby[0] = "kel"

>>> wifey[0] = "jane"

>>> hubby[1][1] = 50.0

>>> [id(x) for x in hubby,wifey]

[139797546556592, 139797546557240]

>>> [id(x) for x in hubby]

[139797546592368, 139797546485808]

>>> [id(x) for x in wifey]

[139797546592416, 139797546485808]

>>> hubby

['kel', ['savings', 50.0]]

>>> wifey

['jane', ['savings', 50.0]]

3德谅、Python深拷貝

最后來(lái)看看深拷貝:

import copy

will = ["Will", 28, ["Python", "C#", "JavaScript"]]
wilber = copy.deepcopy(will)

print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

will[0] = "Wilber"
will[2].append("CSS")
print id(will)
print will
print [id(ele) for ele in will]
print id(wilber)
print wilber
print [id(ele) for ele in wilber]

代碼的結(jié)果為:


分析一下這段代碼:
1)首先爹橱,同樣使用一個(gè)will變量,指向一個(gè)list類型的對(duì)象
2)然后窄做,通過(guò)copy模塊里面的深拷貝函數(shù)deepcopy()愧驱,對(duì)will指向的對(duì)象進(jìn)行深拷貝,然后深拷貝生成的新對(duì)象賦值給wilber變量椭盏。跟淺拷貝類似组砚,深拷貝也會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象,這個(gè)例子中"wilber is not will"掏颊。但是糟红,對(duì)于對(duì)象中的元素,深拷貝都會(huì)重新生成一份(有特殊情況乌叶,下面會(huì)說(shuō)明)盆偿,而不是簡(jiǎn)單的使用原始元素的引用(內(nèi)存地址)。例子中will的第三個(gè)元素指向39737304准浴,而wilber的第三個(gè)元素是一個(gè)全新的對(duì)象39773088事扭,也就是說(shuō),"wilber[2] is not will[2]"
當(dāng)對(duì)will進(jìn)行修改的時(shí)候
3)由于list的第一個(gè)元素是不可變類型乐横,所以will對(duì)應(yīng)的list的第一個(gè)元素會(huì)使用一個(gè)新的對(duì)象39758496求橄。但是list的第三個(gè)元素是一個(gè)可不類型,修改操作不會(huì)產(chǎn)生新的對(duì)象晰奖,但是由于"wilber[2] is not will[2]"谈撒,所以will的修改不會(huì)影響wilber。

上面這段代碼的過(guò)程可以由下面的圖進(jìn)行解釋:

4匾南、再回首

首先啃匿,我們總結(jié)一下Python中的對(duì)象賦值和深淺拷貝操作:
1)Python中對(duì)象的賦值都是進(jìn)行對(duì)象引用(內(nèi)存地址)傳遞。
2)使用copy.copy()蛆楞,數(shù)組切片操作或者是使用工廠函數(shù)(如list/dir/set)溯乒,可以進(jìn)行對(duì)象的淺拷貝,它復(fù)制了對(duì)象豹爹,但對(duì)于對(duì)象中的元素裆悄,依然使用原始的引用。
3)如果需要復(fù)制一個(gè)容器對(duì)象臂聋,以及它里面的所有元素(包含元素的子元素)光稼,可以使用copy.deepcopy()進(jìn)行深拷貝或南。
4)對(duì)于str等不可變類型,所以當(dāng)修改的時(shí)候會(huì)替換舊的對(duì)象艾君,產(chǎn)生一個(gè)新的地址采够。

那么對(duì)于之前提到過(guò)的例子:

bucket = [[] for _ in range(len(nums)+1)]
bucket1 = [[]] * (len(nums) + 1)

我們就可以做出如下的解釋:
1)使用*進(jìn)行l(wèi)ist“復(fù)制”,其生成的新數(shù)組與被復(fù)制的數(shù)組其實(shí)是在同一段內(nèi)存地址當(dāng)中冰垄,這樣的復(fù)制方式成為淺拷貝蹬癌。
2)淺復(fù)制進(jìn)行初始化的結(jié)果就是,在對(duì)復(fù)制之后的對(duì)象進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)虹茶,被復(fù)制的對(duì)象會(huì)受到同樣的影響逝薪,因?yàn)樗麄儽举|(zhì)是同一段list,均位于相同的地址蝴罪。
3)使用for循環(huán)進(jìn)行初始化董济,進(jìn)行初始化時(shí),相當(dāng)于每循環(huán)一次就生成了一個(gè)新的list洲炊,所以在實(shí)際問(wèn)題中感局,推薦使用這種方式。

參考文獻(xiàn):
圖解Python深拷貝和淺拷貝:http://www.cnblogs.com/wilber2013/p/4645353.html
python中的深拷貝與淺拷貝:
http://www.cnblogs.com/kellyseeme/p/5525067.html
python list的深拷貝與淺拷貝-以及初始化空白list的方法(1):
http://www.cnblogs.com/koliverpool/p/6789854.html

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