淺談Python中的可變對(duì)象和不可變對(duì)象

什么是可變/不可變對(duì)象

不可變對(duì)象，該對(duì)象所指向的內(nèi)存中的值不能被改變。當(dāng)改變某個(gè)變量時(shí)候，由于其所指的值不能被改變，相當(dāng)于把原來(lái)的值復(fù)制一份后再改變，這會(huì)開(kāi)辟一個(gè)新的地址，變量再指向這個(gè)新的地址。

可變對(duì)象，該對(duì)象所指向的內(nèi)存中的值可以被改變。變量（準(zhǔn)確的說(shuō)是引用）改變后，實(shí)際上是其所指的值直接發(fā)生改變，并沒(méi)有發(fā)生復(fù)制行為，也沒(méi)有開(kāi)辟新的出地址，通俗點(diǎn)說(shuō)就是原地改變。

Python中，數(shù)值類型（int和float）、字符串str、元組tuple都是不可變類型。而列表list、字典dict、集合set是可變類型。

還是看代碼比較直觀。先看不可變對(duì)象

不可變對(duì)象的例子

先說(shuō)明一點(diǎn)is 就是判斷兩個(gè)對(duì)象的id是否相同， 而 == 判斷的則是內(nèi)容是否相同。    
a = 2
b = 2
c = a + 0
c += 0
 
print(id(a), id(b), id(2)) # id都相同
print(c is b) #True

再來(lái)看字符串    
astr = 'good'
bstr = 'good'
cstr = astr + ''
print(cstr is bstr) # True
print(id(astr), id(bstr), id('good')) # 三個(gè)id相同

和數(shù)值類型的結(jié)果一樣。如果是下面這種情況，變量修改后不在是good    
astr = 'good'
print(id(astr))
astr += 'aa'
print(id(astr)) # id和上面的不一樣

由于是不可變對(duì)象，變量對(duì)應(yīng)內(nèi)存的值不允許被改變。當(dāng)變量要改變時(shí)，實(shí)際上是把原來(lái)的值復(fù)制一份后再改變，開(kāi)辟一個(gè)新的地址，astr再指向這個(gè)新的地址（所以前后astr的id不一樣），原來(lái)astr對(duì)應(yīng)的值因?yàn)椴辉儆袑?duì)象指向它,就會(huì)被垃圾回收。這對(duì)于int和float類型也是一樣的。

再看tuple    
add = (1, 2, 3)
aee = (1, 2, 3)
print(id(add), id(aee), id((1, 2, 3))) # id各不相同
 
aee = (1, 2, 3)
print(id(aee))
aee += () # 加空元組
print(id(aee)) # id變了！
print(aee) #（1 ，2，3）

雖然看上去都是(1 ,2, 3)按理說(shuō)應(yīng)該和上面一致才對(duì)。難道這是可變對(duì)象？再看    
add = (1, 2, 3)
aee = add
print(id(aee), id(add)) # 這兩個(gè)id一樣
aee += (4, 5, 6)
print(id(aee)) # aee的id變了！
print(add) # add還是(1, 2, 3)沒(méi)有變

又和數(shù)值類型于str類型一致了。如果是可變對(duì)象add = aee，它們指向同一地址（id相同）是肯定的。但不是同一對(duì)象的不同引用，因?yàn)槿绻堑脑?，aee的改變會(huì)引起add的改變，再tuple中并不是這樣。所以tuple是不可變對(duì)象，但又和str和數(shù)值類型稍微有點(diǎn)區(qū)別。平常說(shuō)的tuple不可變更多時(shí)候是指里面存放的值不能被改變（有些特殊情況，如tuple里面存放了list，可改變list里的元素。但實(shí)際上這個(gè)tuple并沒(méi)有被改變）。

對(duì)于str、int、float只要在它們?cè)兕愋拖嗤那闆r下，值也相同，那么它們的id相同。（為什么要說(shuō)類型相同？）
    
a = 2.0
b = 2
print(a is b) # False, 一個(gè)int一個(gè)float，類型都不同

2和2.0就不在一個(gè)地址上。

可變對(duì)象的例子
    
lis = [1, 2, 3]
lis2 = [1, 2, 3]
# 雖然它們的內(nèi)容一樣，但是它們指向的是不同的內(nèi)存地址
print(lis is lis2)
print(id(lis), id(lis2), id([1, 2, 3])) # 三個(gè)id都不同

再看賦值的情況下
    
alist = [1, 2, 3]
# alist實(shí)際上是對(duì)對(duì)象的引用，blist = alist即引用的傳遞，現(xiàn)在兩個(gè)引用都指向了同一個(gè)對(duì)象（地址）
blist = alist
print(id(alist), id(blist)) # id一樣
# 所以其中一個(gè)變化，會(huì)影響到另外一個(gè)
blist.append(4)
print(alist) # 改變blist, alist也變成了[1 ,2 ,3 4]
print(id(alist), id(blist)) # id一樣，和上面值沒(méi)有改變時(shí)候的id也一樣

blist = alist這一句。alist實(shí)際上是對(duì)對(duì)象的引用，blist = alist即引用的傳遞，現(xiàn)在兩個(gè)引用都指向了同一個(gè)對(duì)象（地址）。所以其中一個(gè)變化，會(huì)影響到另外一個(gè)

再看看set    
abb = {1, 2, 3}
acc = abb
print(id(abb), id(acc))
acc.add(4)
print(abb) # {1, 2, 3, 4}
print(id(abb), id(acc)) # 相等

和上面list的例子一致。

可變對(duì)象由于所指對(duì)象可以被修改，所以無(wú)需復(fù)制一份之后再改變，直接原地改變，所以不會(huì)開(kāi)辟新的內(nèi)存，改變前后id不變。

當(dāng)然不可變對(duì)象就不是這樣了, 可以和這個(gè)對(duì)比一下
    
abc = 3
dd = abc
dd = 43
print(abc) # 3，并不隨dd的改變而改變

但是如果是拷貝，就僅僅是將內(nèi)容拷貝過(guò)去，傳遞的并是不引用。這在想使用列表的值又不想修改原列表的時(shí)候特別有用。    
blist = alist[:] # or alist.copy()
print(alist is blist) # False
blist.append(4)
print(alist) # 還是[1，2 ，3]沒(méi)有變化

作為函數(shù)參數(shù)

作為函數(shù)參數(shù)，也是一樣的，可變類型傳遞的是引用，不可變類型傳遞的是內(nèi)容。    
test_list = [1, 2, 3, 4]
test_str = 'HAHA'
 
 
def change(alist):
  alist.append(5)
 
 
def not_change(astr):
  astr.lower()
 
 
change(test_list)
not_change(test_str)
print(test_list) # 改變了原來(lái)的值
print(test_str) # 沒(méi)有變

當(dāng)然了，如果不想改變?cè)瓉?lái)列表的值，參數(shù)可以傳入列變的拷貝。alsit[:]

有趣的例子

再看一個(gè)有趣的例子，我們知道list是可以使用+添加一個(gè)列表的。    
a1 = [1, 2, 3]
a2 = a1
print(id(a1), id(a2))
# 實(shí)際上是a2指向了新的對(duì)象，id已經(jīng)改變。
# 所以現(xiàn)在a2、a1并不是同一對(duì)象的兩個(gè)引用了，a2變化a1不會(huì)改變
a2 = a2 + [4] # 這個(gè)等式中，右邊的a2還是和a1的id一樣的，一旦賦值成功，a2就指向新的對(duì)象
print(id(1), id(a2)) # 不等，a2的id變化了
print(a1) # [1, 2, 3]沒(méi)有變

如果是這樣寫    
a1 = [1, 2, 3]
a2 = a1
print(id(a1), id(a2))
a2 += [4] # 相當(dāng)于調(diào)用了a2.extend([4]),原地改變并沒(méi)有新的對(duì)象產(chǎn)生
print(id(1), id(a2)) # 相等，a2的id沒(méi)有變化
print(a1)

不同的地方在于a2 += [4]，這句相當(dāng)于調(diào)用了a2.extend([4])相當(dāng)于原地改變，并沒(méi)有新的對(duì)象產(chǎn)生。