Python - 可變和不可變物件

小菠蘿測試筆記發表於2021-07-30
Python物件

前置知識

  • 在 Python 中，一切皆為物件
  • Python 中不存在值傳遞，一切傳遞的都是物件的引用，也可以認為是傳址

 

有哪些可變物件，哪些不可變物件？

  • 不可變物件：字串、元組、數字（int、float）
  • 可變物件：陣列、字典、集合

 

不可變物件和可變物件的區別？

  • 可變物件：改變物件內容，物件在記憶體中的地址不會被改變
  • 不可變物件：改變物件內容，物件在記憶體中的地址會被改變

 

從記憶體角度出發說下有什麼區別？

不可變物件

  • Python 中的變數有一個記憶體空間
  • 具體的資料（物件）也有一個記憶體空間
  • 而變數儲存（指向）的是儲存資料（物件）的記憶體地址，一般也叫物件引用
  • 不可變物件是指物件內容本身不可變
  • 變的是：改變了值，會建立新物件，然後變數改變了物件引用，指向了新物件，舊物件會被垃圾回收

 

可變物件

變的是：原來物件的內容，不會建立新物件，而變數也還是指向原物件

 

從程式碼角度看看區別 

不可變物件-整型

a = 123
b = a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a += 2

print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)


# 輸出結果
4473956912
4473956912
123 123
4473956976
4473956912
125 123
  • 從前兩次列印可以看到，a、b 變數儲存的記憶體地址是同一個，他們們都儲存了 123 的記憶體地址（123 物件的引用）
  • 預期情況：在 a 做了加法賦值運算之後，既然他們一開始都是指向同一個記憶體地址，按道理修改 123 後，他們也應該仍然指向同一個記憶體地址呀，但是並沒有！
  • 實際情況：a 指向了新的記憶體地址，而 b 仍然指向舊的記憶體地址，所以他們的值也不一樣

 

可以看看下面的圖

首先，這是一個記憶體區域

原理

  • 因為數字（int、float） 是不可變物件，所以不能在 123 的記憶體地址上直接修改資料
  • 加法賦值，實際上是將原來的 123 複製了一份到新的記憶體地址，然後再做加法，得到一個新的值 125，最後 a 再指向新的記憶體地址

 

不可變物件-字串

a = "test"
b = a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a += "123"

print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)


# 輸出結果
4455345392
4455345392
test test
4455818288
4455345392
test123 test

 

不可變物件-元組

a = (1, 2, 3)
b = a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a = a + a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)


# 輸出結果
4455410240
4455410240
(1, 2, 3) (1, 2, 3)
4455359200
4455410240
(1, 2, 3, 1, 2, 3) (1, 2, 3)

  

可變物件列表

# 列表
a = [1, 2, 3]
b = a

print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a += [4, 5, 6]

print(a, b)
print(id(a))
print(id(b))


# 輸出結果
4327665856
4327665856
[1, 2, 3, 4, 5, 6] [1, 2, 3, 4, 5, 6]
4327665856
4327665856

能看到 a 變數修改值之後，b 的值也隨之修改了

 

可以看看下面的圖

 

  • 因為 list 是不可變物件，所以並不會將原來的值複製到新的記憶體地址再改變，而是直接在原來的記憶體地址上修改資料
  • 因為 a、b 都是指向原來的記憶體地址的，所以 a、b 變數儲存的記憶體地址是一致的（物件引用是一致的），當然值也是一樣的啦

 

Python 函式的引數傳遞

這裡先提前講下函式的入門，因為引數傳遞是個挺重要的點

 

概念

  • 開頭有講到，Python 的一切傳遞都是物件的引用，函式引數傳遞也不例外
  • 當傳遞給函式的是一個變數，實際上傳遞的是變數儲存的物件引用（變數指向的記憶體地址）
  • 在函式內部修改變數時，會根據變數指向的記憶體地址，去修改對應的值才對，事實真是如此嗎

 

引數傳遞不可變物件

# 函式
def test_no_define(age, name):
    age = 123
    name = "poloyy"
    print(age, name)


age = 1
name = "yy"
print(age, name)

test_no_define(age, name)
print(age, name)


# 輸出結果
1 yy
123 poloyy
1 yy

 

 

引數傳遞可變物件

# 函式
def test_define(dicts, sets):
    dicts['age'] = 24
    sets.pop()
    print(dicts, sets)


dicts = {"age": 123}
sets = {1, 2}
print(dicts, sets)

test_define(dicts, sets)
print(dicts, sets)


# 輸出結果
1 yy
{'age': 123} {1, 2}
{'age': 24} {2}
{'age': 24} {2}

  

總結

  • 當函式引數傳遞的變數是不可變物件的時候，函式內改變變數值，函式外的變數不會隨之改變
  • 當函式引數傳遞的變數是可變物件的時候，函式內改變變數值，函式外的變數會隨之改變

 

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