Python中的copy()和deepcopy()

最近在學習支持向量機的時候，看到了淺拷貝（copy)的用法，不是很理解，於是就把相關的知識點做了一下總結。

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一、前言

Python關於對象複製有三種方式，直接複製、淺拷貝、深拷貝。不同的複製方式，帶來的效果不同，如果不注意，很有可能出現莫名其妙的Bug。首先先明確幾個概念：

變量：是一個系統表的元素，擁有指向對象的連接空間
對象：被分配的一塊內存，存儲其所代表的的值
引用：是自動形成的從變量到對象的指針
類型：屬於對象，而非指針
不可變對象：一旦創建就不可修改的對象，包括字符串、元組、數值類型
可變對象：可以修改的對象，包括列表、字典、集合

具體來說，對一個不可變對象而言，該對象指向的內存中的值不能被改變。當改變某個值時，由於其所指的值不能被改變，相當於把原來的值複製一份再改變，這會開闢一個新的地址，，變量再指向新的地址。然而對於可變對象而言，該對象指向的內存中值可以改變。變量改變後，實際上是其所指的值發生了改變，並沒有發生了複製行爲，也沒有開闢新的地址。
比如，
Python解釋器工作如下：
1.創建變量a
2.創建一個對象（分配一塊內存），來儲存值’python’
3.將變量與對象，通過指針連接起來，從變量到對象的連接稱之爲引用（變量引用對象）
圖示：

二、直接複製

只是複製了新對象的引用，不會開闢新的內存空間，兩個變量指向同一對象（同一內存地址）
對於可變對象：

結果：：

對於不可變對象：

結果：

我們可以看到：a和b是一樣的，即這兩個變量地址相同，內容相同。所以，賦值操作（包括對象作爲參數、返回值）不會開闢新的內存空間，只是複製了新對象的引用。修改了a，就會影響b；同理，修改了b就影響a。

三、淺拷貝（copy）

創建新的對象，其內容是原對象的引用，淺拷貝有三種模式：

切片操作：list_b = list_a[:]或list_b = [each for each in list_a]

結果：
工廠函數：list_b = list(list_a)

結果：
copy模塊中的copy函數：list_b = copy.copy(list_a)

結果：

我們可以看到，淺拷貝得到的list_b和list_a是不同的對象，修改list_b不會影響list_a,

結果：

前方高能，有一個注意的地方來了：
淺拷貝之所以被稱爲淺拷貝，是它僅僅拷貝了一層，就是拷貝了最外圍的對象本身，內部的元素都只是拷貝了一個引用而已，在list_a中有一個元素是列表[‘Python’,‘C++’],我們把C++修改爲Java，看看發生了什麼：

結果：

原因總結如下：
淺拷貝要分兩種情況討論：
當淺拷貝的值是不可變對象（字符串、元組、數值類型）時，和“直接賦值”一樣，對象的“id”值（id（）函數用於獲取對象的內存地址）與淺拷貝原來的值相同
當淺拷貝的值是可變對象（列表、字典、集合）時會產生一個“不是那麼獨立的對象”，又分兩種情況：
1.拷貝的對象中無複雜的子對象，原來的值的改變並不會影響淺拷貝的值，同時淺拷貝的值的改變也不會影響原來的值。
2.拷貝的對象有複雜子對象時（例如，列表中的一個子元素爲一個列表），如果不改變其中複雜子對象時，淺拷貝的值的改變並不會影響原來的值。但是改變原來的值中的複雜子對象的值會影響淺拷貝的值。

四、深拷貝（deepcopy）

和淺拷貝對應，深拷貝拷貝了對象裏的所有的元素，包括了多層嵌套的元素。深拷貝出來的對象是一個全新的對象，不再與原來的對象有任何的關聯。所以改變原有的被拷貝的對象並不會對新的對象產生影響。因而，它的時間和空間開銷要高。

結果：

同樣對list_a，若使用list_b = copy.deepcopy(list_a)，再修改list_b將不會影響到list_a了。即使嵌套的列表具有更深的層次，也不會產生任何影響，因爲深拷貝出來的對象根本就是一個全新的對象，不再與原來的對象有任何關聯。

結果：

如果是不可變對象呢？

結果：

結果：

一句話，對於不可變對象，沒有被拷貝一說，即便是深度拷貝，查出的id也是一樣的，如果對其重新賦值，也只是創建一個對象，替換掉舊的而已。不管是深拷貝，還是淺拷貝，地址值和拷貝後的值是一樣的。
總結如下：