Python中深拷貝與淺拷貝

一、前奏:熟悉Python內存管理

在Python中,變量在第一次賦值時自動聲明,在創建---也就是賦值的時候,解釋器會根據語法和右側的操作數來決定新對象的類型。

引用計數器:一個內部跟蹤變量

引用計數:每一個對象各有多少個引用

當對象被創建並(將其引用)賦值給變量時,該對象的引用計數就被設置爲 1

>>> x = 3.14

語句 x=3.14,創建一個浮點型對象並將其引用賦值給了x,x是第一個引用,該對象的引用計數爲1

當一個對象(的引用)又被賦值到其他變量,或做參數傳遞等,該對象的一個新的引用(或叫別名)被創建,則該對象的引用計數自動+1。

以下都會增加引用計數:

y = x   #做別名
foo(x)  #做參數傳遞
mylis = [1,2,x,'a'] #成爲容器對象的一個元素

 

以下都會減少引用計數:

複製代碼
del x   #del顯式銷燬

bar = x 
x = True    #對象的一個別名被賦值給其他對象

mylis.remove(x) #對象被從窗口對象中移除

del mylis   #窗口對象本身被銷燬
複製代碼

 

二、Python的複製

從上面可見,對象的賦值實際上是對象的引用。當創建一個對象,然後把它賦給另一個變量的時候,python並沒有拷貝這個對象,而只是拷貝了這個對象的引用。

當你對一個對象賦值的時候(做爲參數傳遞,或者做爲返回值),Python和Java一樣,總是傳遞原始對象的引用,而不是一個副本。

複製代碼
"""傳遞原始對象的引用,而不是一個副本"""
a = [1,2,3]
b = a
b.append(100)
print b         #[1, 2, 3, 100]
print a         #[1, 2, 3, 100]
print id(a)     #11530368
print id(b)     #11530368 
複製代碼

如 果你想修改一個對象,而且想讓原始的對象不受影響,那你就需要對象複製。

可以 使用copy.copy(),它可以進行對象的淺複製(shallow copy),它複製了對象,但對於對象中的元素,依然使用引用.

(1)、使用切片[:]操作進行拷貝

(2)、使用工廠函數(如list/dir/set)等進行拷貝

(3)、copy.copy()

複製代碼
>>> jack = ['jack',['age',20]]
>>> tom = jack[:]
>>> anny = list(jack)
>>> jack
['jack', ['age', 20]]
>>> tom
['jack', ['age', 20]]
>>> anny
['jack', ['age', 20]]
>>> print id(jack),id(tom),id(anny)
13457088 18487376 18489136
複製代碼

接下來修改上面例子,對姓名和年級進行修改:

複製代碼
>>> tom[0]='tom'
>>> anny[0]='anny'
>>> print tom
['tom', ['age', 20]]
>>> print anny
['anny', ['age', 20]]
>>> anny[1][1]
20
>>> anny[1][1]= 18
>>> anny[1][1]
18
>>> print jack,tom,anny
['jack', ['age', 18]] ['tom', ['age', 18]] ['anny', ['age', 18]]
複製代碼

發現,雖然姓名都對號了,但是年齡卻都變成了18.這是爲什麼呢?

我們看看它們元素的id

複製代碼
>>> [id(x) for x in jack]
[13463040, 13456608]
>>> [id(x) for x in tom]
[13463424, 13456608]
>>> [id(x) for x in anny]
[18501664, 13456608]
複製代碼

發現,其中列表中  姓名字符串  id都不一樣,但是 年齡列表id卻都相同。

這是因爲:python中字符串不可以修改,所以在爲tom和anny重新命名的時候,會重新創建一個’tom’和’anny’對象,替換舊的’jack’對象。

這就說明了,淺複製(shallow copy),它複製了對象,但對於對象中的元素,依然使用引用.

複製代碼
"""淺copy"""
import copy
aa = [1,2,3]
bb = copy.copy(aa)
print id(aa)    #11533088
print id(bb)    #12014776
bb[0] =100
print bb        #[100, 2, 3]
print aa        #[1,2,3]
#由於數字不可變,修改的時候會替換舊的對象
print [id(x) for x in bb]   #[10247196, 10246388, 10246376]
print [id(y) for y in aa]   #[10246400, 10246388, 10246376]
複製代碼

下面試試對象中可變元素:

lis = [['a'],[1,2],['z',23]]
copyLis = copy.copy(lis)
copyLis[1].append('bar')
print copyLis   #[['a'], [1, 2, 'bar'], ['z', 23]]
print lis       #[['a'], [1, 2, 'bar'], ['z', 23]]

如果希望複製一個容器對象,以及它裏面的所有元素(包含元素的子元素),使用copy.deepcopy,這個方法會消耗一些時間和空間,不過,如果你需要完全複製,這是唯一的方法.

"""深copy"""
deepLis = copy.deepcopy(lis)
deepLis[1].append('foo')    
print deepLis   #[['a'], [1, 2,'foo'], ['z', 23]]
print lis       #[['a'], [1, 2], ['z', 23]]


注意:

1、對於非容器類型(如數字、字符串、和其他‘原子’類型的對象)沒有被拷貝一說。

2、如果元祖變量只包含原子類型對象,則不能深copy。

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