從C C++的角度看PYTHON的深淺拷貝

原創如果有誤請指出

今天看到python的列表深淺拷貝,不由得和C\C++進行了比較如下：

其實python中的深COPY和淺COPY和C\C++中是一樣的，畢竟python底層是C/C++做的，這方面保留了
C\C++的原理，對於類或者結構體複製建構函式等號(=)操作符保留了淺COPY，當然我們可以自定義
這些函式。我們先從C++的簡單的複製建構函式等號(=)操作符的例子開始

#include<iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
using namespace std;


class testcy
{

        private:
                char* a;
                unsigned int b;
        public:
                testcy(const char* inc)
                {

                        a = new char[strlen(inc)+1];
                        strcpy(a,inc);
                        b = 1;
                }       
                testcy()
                {

                        a= NULL;
                        b = 0;
                }
                testcy(const testcy &in) //淺copy 建構函式  
                {

                        this->a = in.a;
                        this->b = in.b;
                }
                testcy& operator=(const testcy& in)//淺=值操作符過載  
                {

                        this->a = in.a;
                        this->b = in.b;
                }

                void print()
                {

                        cout<<this->a<<"   ";
                        cout<<this->b<<endl;
                }

                void modify(const char* in,const int in2)
                {

                        if(strlen(a) < strlen(in))
                        {

                                cout<< "error:much lenth than point a char"<<endl;
                                exit(1);
                        }
                        else
                        {

                                for(int i=0;i<strlen(in);i++)
                                {

                                        *(a+i) = *(in+i);
                                }
                        }
                        b = in2;

                }

};


int main(void)
{

        testcy a("123123");
        testcy b = a;
        testcy c ;
        c = a;
    cout<<"source data:"<<endl;
        cout<<"string  int"<<endl;
        a.print();
        b.print();
        c.print();

        cout<<"after only change a:"<<endl;
        cout<<"string  int"<<endl;
        a.modify("asd",2);

        a.print();
        b.print();
        c.print();

} 

非常簡單就是為了演示淺COPY輸出如下：

source data:
string  int
123123   1
123123   1
123123   1
after only change a:
string  int
asd123   2
asd123   1
asd123   1 

我們可以看到在修改a的資料後b、c的資料string資料也更改了，但是簡單型別int沒有更改。那麼我們用記憶體四區圖來描述

圖中a->a當然就是整形，但是a->b是指標其指標的值0XB0120存在棧中但是實際指向的資料存在堆中，
而變數b->b,c->b指向了同一塊記憶體 導致一改全部都改了，但是a->a,b->a,c->a確實單獨的在棧上了的
沒影響。其實這裡我們只要修改淺COPY為深COPY改變其實現即可比如

 testcy(const testcy &in) //深copy 建構函式  
        {

            this->a = new char[strlen(in.a)+1];
            strcpy(this->a,in.a);
            this->b = in.b;
        } 

我們要做的不僅僅是要指標相等而是要將記憶體重新分配。注意本測試程式沒有寫解構函式。

下面我們來看看python的淺列表拷貝

import copy              
                                                        
a = ['t1','t2','t3','t4']
b = a                    
print("source data")     
print(a);                
print(b);                
                         
a[0] = 'gao'             
print("after change:")   
                         
print(a);                
print(b); 

source data              
['t1', 't2', 't3', 't4'] 
['t1', 't2', 't3', 't4'] 
after change:            
['gao', 't2', 't3', 't4']
['gao', 't2', 't3', 't4'] 

確實如此，修改了列表元素a[0]的值b列表也修改了，我們有了C++的那張圖這個就很好理解了，他們是
指向同一塊記憶體堆區。我們應該使用

a = ['t1','t2','t3','t4']
b = copy.deepcopy(a) 

從這個方法的命名我們也可以看到這是深copy，其原理已經在C++程式碼進行了剖析
另外如下：

a = [['t1','t10'],'t2','t3','t4']
b = a.copy()                          
                                 
print("source data")             
print(a);                        
print(b);                        
                                 
a[0][0] = 'gao'                  
print("after change:")           
                                 
print(a);                        
print(b); 

source data                       
[['t1', 't10'], 't2', 't3', 't4'] 
[['t1', 't10'], 't2', 't3', 't4'] 
after change:                     
[['gao', 't10'], 't2', 't3', 't4']
[['gao', 't10'], 't2', 't3', 't4'] 

a.copy()只是對第一層進行copy，第二層在python裡面實現應該也是指標或者引用，一樣的會出問題。
所以copy的時候我們儘量使用copy.deepcopy(a)來得到正確的資料當然根據實際需求定。
可以看到C/C++是理論基礎，有了這些理論PYTHON中的很多現象很好理解。

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