連續幾篇文章都在寫 Python 字串，這出乎我的意料了。但是，有的問題，不寫不行，特別是那種靈機一動想到的問題，最後你發現，很多人根本不懂卻又誤以為自己懂了。那就繼續刨根問底，探究個明白吧。
在上一篇文章《你真的知道Python的字串怎麼用嗎？》裡，我突發奇想，將字串跟列表做了比較，然後發現字串竟然沒有複製的方法。當時沒有細想，只說要擱置疑問。過後，有好學的小夥伴在後臺留言，與我交流這個問題，給了我一些啟發。為了徹底弄懂它，我繼續查了不少資料，今天，就跟大家分享一下我發現的東西吧。
本文標題的問題分為兩部分：（1）Python 中是否支援複製字串？（2）如果不支援，為什麼不支援？
請讀者花幾分鐘想一下，想清楚後，把你的答案記住，然後再往下看。
讓我們做一個約定（自願遵守）：如果看到最後，你推翻了現在的答案，建立了新的認知，這說明我寫的內容有用，那請你任意讚賞，或者將本文分享給其他使用 Python 的小夥伴。
1. 什麼是複製字串？
首先，必須要大家對“複製”這個概念達成共識。複製，也叫拷貝，英文單詞是 copy，具體意思是“將某事物通過某種方式製作成相同的一份或多份的行為”（釋義來自維基百科）。複製的結果是，出現了多份極其相似但卻相互獨立的事物（副本），舉例來說，你有一份文件 X，然後複製一份並重新命名為 Y，這兩者是相互獨立的，若你刪除其中一個，另一個不會一起被刪除。
這個詞用在 Python 裡，我們想表達的是同樣的意思，即複製行為會產生新的獨立物件，它與原始物件極其相似，但兩者的生命週期沒有直接的關聯關係。下面先用列表來舉例：
list1 = [1,2]
id(list1)
>>> 1981119454856
list2 = list1.copy()
print(list1 == list2)
>>> True
id(list2)
>>> 1981116983752
複製程式碼上例中，列表 list2 是 list1 的副本，兩者字面量相等，但是記憶體地址（即 id ）不相等，是兩個相互獨立的物件。如果字串能夠做到同樣的效果，那我們就說，字串可以被複制，否則，我們說字串不可以被複制。
2. 怎樣能複製字串？
有了上面的概念和示例，請先思考，你會用什麼方式複製字串呢？（暫停，思考3分鐘）
好了，先看看下面的幾種方法：
s0 = "Python貓"
s1 = s0
s2 = str(s0)
s3 = s0[:]
s4 = s0 + ''
s5 = '%s' % s0
s6 = s0 * 1
s7 = "".join(s0)
import copy
s8 = copy.copy(s0)
複製程式碼你想到的複製方式是否在以上8種方式裡呢？那麼，如果把 s0 至 s8 的 id 列印出來，有哪些會跟 s0 不同呢？
答案是，它們的記憶體地址 id 完全相同，也就是說，一頓操作猛如虎，結果卻始終只有一份字串，根本沒有複製出新的字串！
Python貓 的老讀者看到這，會心一笑，這不就是因為字串的 Intern 機制嘛，短字串在記憶體中只會存在一份，在《Python中的“特權種族”是什麼？》這篇文章裡提到過的。
但請別開心得太早，你可以把 s0 改成一個超長的字串，例如：
s0 = "Python貓是來自喵星的客人，它喜歡地球和人類，正在學習Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號也叫Python貓，歡迎你關注哦，喵喵喵喵~~~~~~~"
然後，再重複上面的操作。最終，你會發現，s0 到 s8 的 id 還是完全相同。
是不是吃驚了呢？新的 s0 明明已經超過 Intern 機制的長度了，為什麼不會產生新的字串呢？
首先，請你相信，超出 Intern 機制的字串可以存在多份，即你可以建立出值完全相同的多個字串物件，因為字串物件在記憶體中並不一定是唯一的：
s9 = "Python貓是來自喵星的客人，它喜歡地球和人類，正在學習Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號也叫Python貓，歡迎你關注哦，喵喵喵喵~~~"
print(id(s0) == id(s9))
>>> False
複製程式碼上例表明，你可以建立出多個相同的字串物件，但是這種方法與前面列舉的8種不同，因為它是獨立於 s0 的操作，並不是一種複製操作。從理論上講，Python 完全可以提供一個方法，達到複製出新的副本的結果。現在的問題恰恰就是：為什麼允許存在多個相等的字串物件，但是卻無法通過複製的方式來建立呢？
3. 為什麼不允許複製字串？
我發現，不僅字串不允許複製，元祖也如此，事實上，還有 int 、float 也不支援複製。它們都是不可變物件，為什麼不可變物件就不支援複製操作呢？
在查資料的時候，我發現網上很多文章對於“不可變物件”的認識存在誤區，這些人不知道 Intern 機制的存在，誤以為字串物件在記憶體只能有唯一一個，進而誤以為不可變物件就是在記憶體中只有一份的物件。所以，這些文章很容易推斷出錯誤的結論：因為字串是不可變物件，所以字串不支援複製。
事實上，不可變物件跟複製操作之間，並沒有必然的強相關的關係。肯定是出於別的原因，設計者才給不可變物件加上這種限制，這個原因是什麼呢？
在知乎上，有敏銳的同學提出了我的疑問“Python中如何複製一個值或字串？”，可惜只有4個回答，而且都沒答到點上。Stackoverflow上恰好也有一個問題“How can I copy a Python string?”，同樣沒多少人注意到，只有5個回答，好在最高票答案提到了一個點，即這樣可以加快字典的查詢速度。
然而，他說的這個點並不靠譜。字典要求鍵值是可雜湊物件，可是計算字串的雜湊值是根據字面值計算，所以對多個相等的字串物件，其雜湊值其實是一樣的，對計算和查詢根本無影響。
w1 = "Python貓是來自喵星的客人，它喜歡地球和人類，正在學習Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號也叫Python貓，歡迎你關注哦，喵喵喵喵~~~"
w2 = "Python貓是來自喵星的客人，它喜歡地球和人類，正在學習Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號也叫Python貓，歡迎你關注哦，喵喵喵喵~~~"
print(w1 == w2)
>>> True
print(id(w1) == id(w2))
>>> False
print(hash(w1) == hash(w2))
>>> True
複製程式碼繼續查資料，終於在《流暢的Python》找到了明確的解釋：
這些細節是 CPython 核心開發者走的捷徑和做的優化措施，對這門語言的使用者而言無需瞭解，而且那些細節對其他 Python 實現可能沒用，CPython 未來的版本可能也不會用。
這本《流暢的Python》是進階首選書目之一，我曾讀過部分章節，沒想到在一個不起眼的小節裡，作者 “驚訝地發現” 元祖的不可複製性，在此之前，他還自以為“對元祖無所不知”，哈哈哈。
雖然，我早猜測到原因是節省記憶體和提高速度，但看到這個明確的解釋，知道這只是CPython 直譯器的“善意的謊言”，而且在未來版本可能不會用，我感到特別意外。
它證實了我的猜測，同時，也提供了超預期的資訊：其它 Python 直譯器可能支援複製不可變物件，目前 CPython 算是一種妥協，在未來可能會恢復不可變物件的複製操作呢！
回到文章開頭的兩個問題，我們得到的答案是：Python 本身並不限制字串的複製操作，只是當前版本的 CPython 做了優化，才導致出現這種“善意的謊言”，它這麼做的原因為了對 Intern 機制做補充，設法使全部字串物件在記憶體都只有一份，以達到節省記憶體的效果。
CPython 是用 C 語言實現的 Python 直譯器，是官方的、使用最廣泛的直譯器。除了它，還有用 Java 實現的 Jython 直譯器、用 .NET 實現的 IronPython 直譯器、用 Python 實現的 PyPy 直譯器，等等。其它直譯器都是怎麼應對字串的複製操作的呢？唉，學無止境，本人才疏學淺沒有涉獵，還是先擱置疑問吧。
這裡，我就想提一個題外話，Python 最最最廣為人詬病的就是 GIL（全域性直譯器鎖），這導致它不支援真正意義的多執行緒，成為很多人指責 Python 慢的元凶。但是，這個問題是 CPython 直譯器帶來的，而像 Jython 直譯器就不存在這個問題。
好了，就此打住吧。你是否還記得在文章開頭時想到的答案呢？是否改變了最初的想法呢？歡迎關注公眾號 Python貓 ，來跟我交流，一起來學習 Python ，做個合格的 Pythonista。
參考學習：
《流暢的Python》
最後是福利時刻：本公眾號（Python貓）由清華大學出版社贊助，將抽獎送出兩本新書《深入淺出Python機器學習》，截止時間到11月29日18:18，點選 這個連結，馬上參與吧。