Python學習筆記6——動態型別

Eternally_陪伴發表於2018-09-07

參考部落格:Python進階09 動態型別  Python深入06 Python的記憶體管理 都是非常棒的文章

其實這都是我前兩天通過手機看的部落格,感覺get到了新知識、新技能,今天早上挖的坑,因為上午有課(電子技術課程設計,嵌入式系統實驗室,學習STM32,以後也許會寫這些東西),下午沒課了,來填之前和這個早上的坑哈哈,有些強迫症,信奉完美主義,嘿嘿!

動態型別(dynamic typing)是Python另一個重要的核心概念。Python的變數(variable)不需要宣告,而在賦值時,變數可以重新賦值為任意值。這些都與動態型別的概念相關。

 

動態型別

在我們接觸的物件中,有一類特殊的物件,是用於儲存資料的。常見的該類物件包括各種數字,字串,表,詞典。在C語言中,我們稱這樣一些資料結構為變數。而在Python中,這些是物件。

物件是儲存在記憶體中的實體。但我們並不能直接接觸到該物件。我們在程式中寫的物件名,只是指向這一物件的引用(reference)

引用和物件分離,是動態型別的核心。引用可以隨時指向一個新的物件:

 

a = 3

a = `at`

第一個語句中,3是儲存在記憶體中的一個整數物件。通過賦值,引用a指向物件3第二個語句中,記憶體中建立物件‘at’,是一個字串(string)。引用a指向了`at`。此時,物件3不再有引用指向它。Python會自動將沒有引用指向的物件銷燬(destruct),釋放相應記憶體。(對於小的整數和短字串,Python會快取這些物件,而不是頻繁的建立和銷燬。)

 

a = 5

b = a

a = a + 2

再看這個例子。通過前兩個句子,我們讓a,b指向同一個整數物件5(b = a的含義是讓引用b指向引用a所指的那一個物件)。但第三個句子實際上對引用a重新賦值,讓a指向一個新的物件7。此時a,b分別指向不同的物件。我們看到,即使是多個引用指向同一個物件,如果一個引用值發生變化,那麼實際上是讓這個引用指向一個新的引用,並不影響其他的引用的指向。從效果上看,就是各個引用各自獨立,互不影響。

其它資料物件也是如此:

L1 = [1, 2, 3]

L2 = L1

L1 = 1

 

注意以下情況:

L1 = [1,2,3]

L2 = L1

L1[0] = 10

print(L2)

在該情況下,我們不再對L1這一引用賦值,而是對L1所指向的表的元素賦值。結果是,L2也同時發生變化。

原因何在呢?因為L1,L2的指向沒有發生變化,依然指向那個表。表實際上是包含了多個引用的物件(每個引用是一個元素,比如L1[0],L1[1]…, 每個引用指向一個物件,比如1,2,3),。而L1[0] = 10這一賦值操作,並不是改變L1的指向,而是對L1[0], 也就是表物件的一部份(一個元素),進行操作,所以所有指向該物件的引用都受到影響。(與之形成對比的是,我們之前的賦值操作都沒有對物件自身發生作用,只是改變引用指向。) 

列表,可以通過引用其元素,改變物件自身(in-place change)。這種物件型別,稱為可變資料物件(mutable object)詞典也是這樣的資料型別。

而像之前的數字和字串,不能改變物件本身,只能改變引用的指向,稱為不可變資料物件(immutable object)

我們之前學的元組(tuple),儘管可以呼叫引用元素,但不可以賦值,因此不能改變物件自身,所以也算是immutable object.

從動態型別看函式的引數傳遞

函式的引數傳遞,本質上傳遞的是引用。比如說:

 

def f(x):
    x = 100
    print(x)

a = 1
f(a)
print(a)

# 執行結果
# 100
# 1

 

引數x是一個新的引用,指向a所指的物件。如果引數是不可變(immutable)的物件,a和x引用之間相互獨立。對引數x的操作不會影響引用a。這樣的傳遞類似於C語言中的值傳遞。

 

如果傳遞的是可變(mutable)的物件,那麼改變函式引數,有可能改變原物件。所有指向原物件的引用都會受影響,程式設計的時候要對此問題留心。比如說:

def f(x):
    x[0] = 100
    print(x)

a = [1,2,3]
f(a)
print(a)

# 執行結果
# [100,2,3]
# [100,2,3]

動態型別是Python的核心機制之一。可以在應用中慢慢熟悉。

總結

 

引用和物件的分離,物件是記憶體中儲存資料的實體,引用指向物件。

 

可變物件,不可變物件

 

函式值傳遞

開頭說的另外一篇部落格:Python深入06 Python的記憶體管理請自己去看吧,我這裡只列出裡面用到的幾個函式已經概念名:物件的記憶體使用,內建函式id()——返回物件的記憶體地址,hex()——16進位制轉換,is關鍵字,引用計數(reference count),getrefcount()——檢視某個物件的引用計數(會比期望多1),內建函式globals()——未詳述,objgraph包,引用環,引用減少 del,垃圾回收(garbage collection),分代回收,

總結:Python作為一種動態型別、物件導向的語言,其物件和引用分離。這與曾經的程式導向語言有很大的區別。為了有效的釋放記憶體,Python內建了垃圾回收的支援。Python採取了一種相對簡單的垃圾回收機制,即引用計數,並因此需要解決孤立引用環的問題。Python與其它語言既有共通性,又有特別的地方。對該記憶體管理機制的理解,是提高Python效能的重要一步。

 

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