古靈精怪的python——地址，淺拷貝與身份運算子

首先丟擲一個問題，吸引讀者的閱讀興趣（如果您覺得這個不是問題，那麼這篇文章不適合您:)

請看如下程式碼：

>>> a = 3

>>> b = 3
>>> a == b

True
>>> a is b
True
>>> b = a

# 這沒問題
>>> a = 3
>>> a == b
# 這看起來也很合理

True
>>> a is b
True
>>> a is b

>>> a = (2,3)
>>> b = (2,3)
>>> b = a

False # ？？？why?
>>> a == b
True
>>> a is b
True

True # ？？？why?
>>> a == b

好了，整篇文章都是圍繞這個問題展開的。長久以來我都習慣用is而不用==來進行兩個物件的比較（python中一切皆物件） 直到今天出了一個bug後才瞭解到這兩者之間的不同，挖到python的一個大坑之餘，不禁出了一身冷汗。。。

用is還是== ？

補充知識

id() 用於獲取物件在記憶體中的地址，並以十進位制展示出來。如：

>>> a = 3

>>> id(a)
140602638349720

>>> hex(id(a)) # 還原成我們看著更順眼的16進位制，但是本文以10進位制地址為主（因為懶）

`0x7fe09a503598`

顧名思義，is是“相同”，而==是指兩者之間的”相等“關係。所謂相同，比較的是兩者之間的在記憶體中的位置，

>>> a = 3

>>> id(a)
140602638349720

>>> b = 3 # b指向的是和a指向的同一塊地址（但是並不意味這改變了a，b也會相應改變）

>>> id(b)
140602638349720
140602638349720

>>> c = a # a的引用複製給c，在記憶體中其實是指向了用一個物件
>>> id(c)
>>> a is b
True
True

>>> a is c
True
>>> b is c

我們看到，上面a,b,c的地址相同，所以他們互相之間”相同“

而相等則兩者之間的數值對應相等

>>> a = 3

>>> b = a
>>> b

>>> a = 4
3
>>> b = [3]

>>> a = [3]
>>> id(a)
4351374112

4351374184
>>> id(b)
>>> a is b
>>> a[0] = 4

False 
>>> a == b
True
>>> b
[3]
>>> b = a # b就是a的引用，佔得是同一塊地址，而且當a的內容改變時，b也會隨之改變，這和上面

>>> a = [3]
# int物件不同，我也不知道為啥要這麼搞。
[4] 

>>> a[0] = 4
>>> b

很多同學看到這肯定是一鍋漿糊了，其實就是一個原則，能用==就不用is。除了一種情況，那就是判斷物件是否是None。

>>> if a is None:

... pass

淺拷貝和深拷貝

>>> a = [3]

>>> b = a[:] #通過切片賦值，返回的是a的淺拷貝

>>> id(a)
4351273944
>>> id(b)
140602638349720

4351374184
>>> id(a[0])
>>> a is b 

>>> id(b[0]) #list的地址不同
140602638349720
False
>>> a[0] is b[0] #淺拷貝，只拷貝了a的殼[]，裡邊的內容仍然是同一個東西,同樣的id

True
>>> a == b
True
>>> a[0] == b[0]
True
>>> a[0] = 4 # 但是，b的內容不會隨著a的變化而變化
>>> b
[3]

淺拷貝拷貝了最外層容器，副本中的元素是原容器中元素的引用

我們再看一個例子

>>> Anndy = [`Anndy`, [`age`, 24]]

>>> Tom = Anndy[:]
>>> id(Anndy)

>>> Cindy = list(Anndy)
4351374040
4351374616

>>> id(Tom)
4351373968
>>> id(Cindy)
([`Anndy`, [`age`, 24]],[`Anndy`, [`age`, 24]],[`Anndy`, [`age`, 24]])

>>> print(Anndy, Tom, Cindy)
# 看起來是建立了三個不同的物件，因為他們的id各不相同
>>> print (Anndy, Tom, Cindy)

>>> Tom[0] = `Tom`
>>> Cindy[0] = `Cindy`
# 如果想修改某一個人的名字也沒有什麼問題

([`Anndy`, [`age`, 24]], [`Tom`, [`age`, 24]], [`Cindy`, [`age`, 24]])
# 現在我們想把Tom的年齡修改為12歲
>>> Tom[1][1] = 12
# 震驚！所有人的年齡都變成了12！！！

>>> print (Anndy, Tom, Cindy)
([`Anndy`, [`age`, 12]], [`Tom`, [`age`, 12]], [`Cindy`, [`age`, 12]])
>>> print ([id(x) for x in Anndy])
[4351366224, 4351374112] # 第一個姓名元素的地址不同，但是第二個列表是同一個

[4351366368, 4351374112] # 看第二個列表的地址
>>> print ([id(x) for x in Tom])
[4351323592, 4351374112] # 看第二個！
>>> print ([id(x) for x in Cindy])

構造方法或切片 [:] 做的是淺拷貝。如果所有元素都是不可變的（比如名字字串，修改的時候會重新建立物件，僅僅包括原子物件的元組也屬於這種情況），那麼這樣沒有問題，還能節省記憶體。但是，如果有可變的元素，可能就會導致意想不到的問題，正如剛剛，修改一個人的年齡，所有人的年齡都發生了變化。

所以，如果你想要深拷貝，應該這麼寫

>>> import copy

>>> Anndy = [`Anndy`, [`age`, 24]]

>>> Tom = copy.deepcopy(Anndy)
>>> print(Tom, Anndy)

>>> Tom[1][1] = 12
([`Anndy`, [`age`, 12]], [`Anndy`, [`age`, 24]]) #這樣寫就沒問題了

另外

不知道剛才你有沒有注意到

>>> a = 3

>>> b = 3
140602638349720

>>> id(a)
>>> id(b)
140602638349720 # 相同！

>>> a is b
True

Python會對比較小的整數物件進行快取快取起來。當整數比較大的時候就會重新開闢一塊記憶體。

>>> a = 999

>>> b = 999
140602638469952

>>> id(a)
>>> id(b)
>>> a is b

140602638469904 # 不同！
False

這僅僅是在命令列中執行，而在儲存為檔案執行，結果是不一樣的，這是因為直譯器做了一部分優化。

#!/usr/bin/env python

a = 3
b = 3
a = 99999

print(a is b)
b = 99999
True

print(a is b)
結果：
True
[Finished in 0.0s]

這也是為什麼我屢屢用is而不用==，程式執行良好的原因。

總結

1. python中，儘量不要用is， 除非判斷物件是否為None。

2. a is b(相同)一定意味著a == b（相等），而a == b（相等） 不一定 a is b （相同）這點比較好理解

3. 如果函式中傳參等，需要引用、拷貝的，注意是否生成了一個新的物件，即使生成了，內部元素是否是同一個物件的引用？尤其注意切片的使用。必要的時候用copy模組進行深拷貝而不要用切片這種淺拷貝形式。

原文釋出時間為：2018-08-12

本文作者：DeepWeaver

本文來自雲棲社群合作伙伴“Python愛好者社群”，瞭解相關資訊可以關注“Python愛好者社群”。