問題解析：Python中的變數複製備份，為什麼沒有達到效果？

背景

在運用Python進行開發程式碼過程中，會遇到變數複製備份的場景，但並沒有得到預期的結果，例如下面的例子：   加我VX：atstudy-js 回覆“測試”，進入 自動化測試學習交流群~~

lista = ['a', 'b', [1, 2, 3]]

listb = lista.copy()

lista[2].append(4)

print(lista) # ['a', 'b', [1, 2, 3, 4]]

print(listb) # ['a', 'b', [1, 2, 3, 4]]

程式碼本意是將lista複製給listb做個備份，再修改liasta，但是修改後發現listb也一併被修改了，沒有達到備份的效果，這個是什麼原因呢？

儲存方式

首先了解一下Python的變數在記憶體中的儲存方式。在基本資料型別中（包括set、list（tuple， str）、dict）都是採用引用的方式。

也就是說，每個變數都儲存的是這個變數的地址，而不是值本身，就算更復雜的巢狀結構，也是儲存是每個元素的地址而已，用一幅圖來表示。

如上圖所示，使用者看到的是 lista的4個元素值，但是記憶體中儲存的卻是4個元素地址。

當元素是列表時，第一層儲存的是列表的地址，第二層儲存的是列表元素的地址，第三層才是列表的值。當元素是字典的時候，與列表類似。

列表的增刪改

在明白了變數儲存方式後，繼續看下記憶體下的增刪改是怎麼變化的。

列表修改已有值

新增一個記憶體塊，再將引用的地址修改為新記憶體塊的地址。

列表新增一個值

新增一個記憶體塊，新增一個地址引用。

列表整體重新賦值

刪除變數地址和引用的值，新增地址和引用值的記憶體塊。

copy與deepcopy的區別

基於以上的理解，再來看兩種copy的區別就會更容易理解了，首先記住一個原則：

copy：不管多麼複雜的資料結構，淺複製都只會copy一層。

deepcopy：將整個變數記憶體全部複製一遍，新變數與原變數沒有任何關係。

舉個例子來驗證一下上面的結論：有如下的一段程式碼，最終的4個列表值是多少？

注意：引用deepcopy需要匯入copy庫。

import copy

a = [1, 2, 3, 4, ['a', 'b']]

b = a

c = copy.copy(a)

d = copy.deepcopy(a)

a.append(5)

a[1] = 20

a[4].append('c')

del a[0]

print(a)

print(b)

print(c)

print(d)

列表b

表示b也引用的a的地址，兩者引用的記憶體地址是一樣的。因此b和a的關係是緊密相連的，一模一樣。可以透過 id(a) 和id(b)比較，兩者是一樣的。

列表c

由於c是淺複製的a列表，因此只copy了第一層，也就是地址層。

所以，當a.append(5)時，新增了一個記憶體塊，但是c只有前5個記憶體塊，因此c沒有變化。

繼續a修改了a[1]，然而這個值是屬於第一層，已經copy給了c，因此c也沒有變化。

繼續a修改了子列表，這個時候a複製給c的只是列表的地址，且a中的子列表地址和c中的子列表地址是指向同一個地方的，因此修改了a中子列表，c中的子列表也會相應的改變。

最後刪除a[0]，與修改a[1]一致，與c無關。可以用圖再說明一下。

列表d

由於d是深複製的a列表，因此d是將a的地址和值一併複製過來，與a沒有半點關係，也就是說d和a是兩個完全獨立的記憶體塊，沒有任何交集。因此，後面a的任意修改都與d無關，用圖表示如下。

因此，程式執行出來後的結果就是：

a:[20,3,4,['a','b','c'],5]

b:[20,3,4,['a','b','c'],5]

c:[1,2,3,4,['a','b','c']]

d:[1,2,3,4,['a','b']]

總結

綜上，我們在使用copy的時候，一定要記住：copy只是複製了第一層，而deepcopy才是複製的全部資料。

因此就不難發現，文章背景中的程式碼使用備份功能時，備份列表需要使用deepcopy，而不是簡單的copy。

最後：

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