對(duì)《流暢的python》的讀書筆記以及個(gè)人理解
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8.1 變量不是盒子

python的變量類似于Java中的引用式變量，最好將它們理解為附加在對(duì)象上的標(biāo)注。變量并不是一個(gè)盒子，盒子中裝著對(duì)象內(nèi)容，而應(yīng)該是一個(gè)便利貼，貼在對(duì)象上的標(biāo)注，變量本身不是容器。
賦值的時(shí)候，應(yīng)該說“將變量分配給對(duì)象”，而不是“將對(duì)象分配給變量”，變量是虛無縹緲的東西，而對(duì)象才是真真正正存在于內(nèi)存中的，有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)。

對(duì)象在賦值之前就已經(jīng)被創(chuàng)建了：

>>> class Gizmo: ... def __init__(self): ... print('Gizmo id: %d' % id(self)) >>> x = Gizmo() Gizmo id: 2238839532232>>> y = Gizmo() *10Gizmo id: 2238839532512 Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'Gizmo' and 'int'>>> dir() ['Gizmo', '__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'x'] >>>

從上面的代碼可以清楚看出對(duì)象在賦值之前就已經(jīng)創(chuàng)建好了，對(duì)于Gizmo類的構(gòu)造方法，其中會(huì)打印出當(dāng)前創(chuàng)建對(duì)象在內(nèi)存中的id號(hào)，因此在創(chuàng)建對(duì)象并賦值給x的時(shí)候，會(huì)直接打印出對(duì)象的id值。而在賦值給y這個(gè)變量的時(shí)候，可以看到依然打印出了對(duì)象的id，但隨后又報(bào)錯(cuò)了，這是因?yàn)?#xff0c;Gizmo()*10這行代碼，Gizmo()依然會(huì)創(chuàng)建對(duì)象，但Gizmo對(duì)象不可能與int對(duì)象做乘法，因此報(bào)錯(cuò)，賦值給y也就無從說起，最后一行代碼dir()打印出了當(dāng)前目錄存在的變量，可以看到?jīng)]有y，因?yàn)樵趛 = Gizmo()*10中，操作的熟悉是先創(chuàng)建Gizmo對(duì)象，再執(zhí)行乘法，最后賦值，而在執(zhí)行乘法的時(shí)候引發(fā)錯(cuò)誤而終止操作，因此y這個(gè)變量并沒有被創(chuàng)建出來。

為了理解Python的賦值語句，讀代碼的時(shí)候應(yīng)該從右邊讀起，對(duì)象在右邊創(chuàng)建或者獲取，在此之后左邊的變量才會(huì)綁定到對(duì)象上，這像是為對(duì)象貼上了標(biāo)簽，但毫無疑問的是，由于變量只是對(duì)象的標(biāo)簽，因此一個(gè)對(duì)象可以有多個(gè)標(biāo)簽，也就是一個(gè)對(duì)象可以有多個(gè)變量標(biāo)注，這些變量便是別名。

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8.2 標(biāo)識(shí)、相等性和別名

Lewis Carroll 是Charles Lutwidge Dodgson教授的筆名，Carroll指的就是Dodgson本人

>>> charles = {'name':'Charles L. Dodgson', 'born':1832} >>> lewis = charles >>> lewis is charles True >>> id(lewis) 1574035868624 >>> id(charles) 1574035868624 >>> lewis['balance'] = 950 >>> charles {'name': 'Charles L. Dodgson', 'born': 1832, 'balance': 950} >>>

首先創(chuàng)建一個(gè)字典對(duì)象，將變量charles綁定到這個(gè)對(duì)象上，接著lewis = charles這行代碼表明lewis已經(jīng)成為字典對(duì)象的另一個(gè)別名，現(xiàn)在charles和lewis都是指這個(gè)對(duì)象，在內(nèi)存中，這兩個(gè)變量共享一個(gè)對(duì)象，使用id()查看其對(duì)象的id號(hào)可以知道。而lewis[‘balance’]=950則在字典中添加了一個(gè)新的鍵值對(duì)，這使得用charles查看時(shí)其內(nèi)容也發(fā)生了變化。
接著上面的代碼：

>>> charles {'name': 'Charles L. Dodgson', 'born': 1832, 'balance': 950} >>> alex = {'name': 'Charles L. Dodgson', 'born': 1832, 'balance': 950} >>> alex == charles True >>> alex is not charles True >>> alex is charles False >>>

現(xiàn)在，創(chuàng)建一個(gè)新的字典對(duì)象，用alex標(biāo)識(shí)，對(duì)象的內(nèi)容與charles的相同，但charles和alex所指定的對(duì)象在內(nèi)存中是兩個(gè)截然不同的對(duì)象，他們的內(nèi)容相同，但是在內(nèi)存中的地址是不一樣的。
使用==運(yùn)算符可以看到true，而使用is運(yùn)算符則是false。可以看到， ==運(yùn)算符比較的是兩個(gè)對(duì)象的值，而is運(yùn)算符比較的則是兩個(gè)對(duì)象的標(biāo)識(shí)。
關(guān)于這個(gè)標(biāo)識(shí)，可以使用id()方法來查看：

>>> id(charles) 1574035868624 >>> id(alex) 1574035868696 >>>

id()方法可以查看對(duì)象在內(nèi)存中的標(biāo)識(shí)，可以理解為對(duì)象在內(nèi)存中的地址，在Cpython中，id()方法就是返回對(duì)象地址的整數(shù)表示，而is比較的，正是這個(gè)id()方法返回的標(biāo)識(shí)。

8.2.1 在==和is之間選擇

==運(yùn)算符比較兩個(gè)對(duì)象的值（對(duì)象中的數(shù)據(jù)），而is比較對(duì)象的標(biāo)識(shí)。這有點(diǎn)像C++對(duì)象，兩個(gè)C++對(duì)象做比較，重載運(yùn)算符= =方法一般直接比較對(duì)象中的值，而使用兩個(gè)分別指向這兩個(gè)對(duì)象的指針，指針之間比較的則是地址值。
在變量和單例值之間的比較時(shí)，應(yīng)該使用is。最常見的is檢查莫過于判斷變量綁定的值是不是None。

x is None

否定的寫法：

x is not None

is 運(yùn)算符不能重載，它的速度要比== 運(yùn)算符快，而 ==運(yùn)算符是由類中的__eq__()方法實(shí)現(xiàn)，也就是說，a == b這種代碼，實(shí)際上是：

a.__eq__(b)

所有類的eq()方法都繼承于object類，這個(gè)方法可以被覆蓋。
需要注意的是，基本類型（int, float, str…）的變量直接與底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)掛鉤，只要兩個(gè)變量標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)值相同，那么他們的id值也是相同的，即使用is會(huì)返回True：

>>> x = 'h' >>> y = 'h' >>> x is y True >>> x == y True

8.2.2 元組的相對(duì)不可變性

都知道元組不可修改，但這并不完全正確。
元組中的元素保留的是對(duì)象的引用，也就是說(1,2,[1,2,3])這個(gè)元組中，元素1,元素2,元素[1,2,3]其實(shí)都只是引用，并不是真正的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)造成了元組的相對(duì)不可變性，元組的不可變性其實(shí)指的是元組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中保留的引用不會(huì)變，但是引用真正指向的對(duì)象變化，跟元組本身沒有關(guān)系：

>>> t1 = (1,2,[1,2,3]) >>> t2 = (1,2,[1,2,3]) >>> t1 == t2 True

可以看到t1跟t2做比較，結(jié)果是True，因?yàn)闄z查了元組所有元素指向?qū)ο蟮膬?nèi)容，得到True。

>>> t1[-1] = 3 Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'tuple' object does not support item assignment >>>

現(xiàn)在嘗試對(duì)t[-1]做修改，結(jié)果自然是引發(fā)了異常，因?yàn)樵M需要維護(hù)它保留的元素的不變性，也就是說，t[-1]實(shí)際上是[1,2,3]這個(gè)list對(duì)象的引用，并不是list對(duì)象本身，我姑且用t_three這個(gè)引用來指代[1,2,3]這個(gè)對(duì)象，那么元組t1就是(1,2,t_three)，元組維護(hù)的元素不變性，只是維持t_three這個(gè)引用\變量不被其他的變量改變，比如變成了t_four，這個(gè)是元組不允許的，但是元組t1對(duì)于[1,2,3]這個(gè)List對(duì)象，則沒有權(quán)限控制它不做改變，比如說：

>>> t1[-1].append(4) >>> t1 (1, 2, [1, 2, 3, 4])

現(xiàn)在可以看到t1的內(nèi)容其實(shí)是被修改的了，但是這僅僅是對(duì)列表元素的修改，對(duì)于元組本身，它維護(hù)的內(nèi)容依然是各個(gè)對(duì)象的引用(1,2,t_three)。

默認(rèn)做淺復(fù)制

復(fù)制列表（或者多數(shù)內(nèi)置的可變集合）最簡單的方式是使用內(nèi)置的類型構(gòu)造方法。例如：

>>> l1 = [3,[55,44],(7,8,9)] >>> l2 = list(l1) >>> l2 [3, [55, 44], (7, 8, 9)] >>> l2 == l1 True >>> l2 is l1 False

list(l1)這一句是對(duì)列表做的淺復(fù)制，在內(nèi)存中重新創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，新的對(duì)象綁定了變量l2，兩個(gè)對(duì)象的內(nèi)容相同，地址不同，因此使用 == 會(huì)返回True，使用is返回False。
但是，這種淺復(fù)制存在一些問題，對(duì)于列表元素，簡單類型（如int,float,str）在做淺復(fù)制時(shí)會(huì)重新在內(nèi)存中創(chuàng)建出另一個(gè)簡單類型的對(duì)象，但是對(duì)于list，set，tuple等內(nèi)置復(fù)雜類型或者其他自定義類來講，在執(zhí)行l(wèi)ist(l2)這種淺復(fù)制時(shí)，并不會(huì)也像簡單類型那樣創(chuàng)建出新的對(duì)象再進(jìn)行綁定。換句話說，在上面的代碼里，l1和l2中的list和tuple元素使用的是同一個(gè)元素，而int元素則是不同的元素。

在l1中，列表元素[55,44]屬于可變型元素，這樣做淺復(fù)制，可能會(huì)導(dǎo)致一些意想不到的問題，下面對(duì)l1和l2做操作：

>>> l1 [3, [55, 44], (7, 8, 9)] >>> l2 [3, [55, 44], (7, 8, 9)] >>> l1.append(100) >>> l1[1].remove(55) >>> l1 [3, [44], (7, 8, 9), 100] >>> l2 [3, [44], (7, 8, 9)] >>>

初始的時(shí)候，l1和l2內(nèi)容完全相同，這沒什么問題，但是l1.append(100)開始對(duì)l1添加一個(gè)尾部元素，而在l1[1].remove(55)中又將l1中的列表元素移除了55，前面說過，復(fù)雜類型的元素在做這種淺復(fù)制時(shí)并不會(huì)重新創(chuàng)建對(duì)象，而是采取共享的措施，這就出現(xiàn)了問題，在對(duì)基本元素操作時(shí)，由于不是共享，因此對(duì)一個(gè)變量的操作不會(huì)影響到另一個(gè)變量所代表的對(duì)象，但是對(duì)于復(fù)雜類型，它們采取了共享措施，對(duì)一個(gè)對(duì)象復(fù)雜類型元素的操作會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象中的內(nèi)容，l1[1].remove(55)就是這樣，內(nèi)部的列表[55,44]由兩個(gè)對(duì)象共享，這樣一來，無論哪個(gè)對(duì)象對(duì)這個(gè)列表做操作，都會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象的內(nèi)容。
那么，其中的元組元素又是什么情況？
l1[2]是一個(gè)元組，它是不可變的對(duì)象，同時(shí)又是復(fù)雜類型，來看看對(duì)它的操作結(jié)果如何：

>>> l1 [3, [44], (7, 8, 9), 100] >>> l2 [3, [44], (7, 8, 9)]>>> l1[2] += (10, 11) >>> l1 [3, [44], (7, 8, 9, 10, 11), 100] >>> l2 [3, [44], (7, 8, 9)] >>>

首先要清楚l1[2] += (10, 11)這個(gè)操作到底做了什么。
這個(gè)操作是合法的，重新創(chuàng)建了一個(gè)元組，這個(gè)元組內(nèi)容是(7,8,9,10,11)，然后綁定到l1上，原來l1綁定的元組被丟棄掉，那么現(xiàn)在l1和l2的元組元素可就不是共享的了。在這之前，它們也是共享的，但由于元組并不能修改，我們不能寫出l1[2][1] = 5這種類型的代碼來，因?yàn)樵M維持的相對(duì)不變性不允許這種操作，而在使用+=這種操作之后，可以看到l1和l2的內(nèi)容并沒有相互混淆，這就是不可變元素帶來的好處了，雖然他們在內(nèi)部仍然是共享的，但是當(dāng)試圖對(duì)這些不可變元素做修改的時(shí)候，python就會(huì)強(qiáng)制讓它們不共享，重新創(chuàng)建出對(duì)象出來，因此不會(huì)互相影響，所以，對(duì)于不可變對(duì)象來說，淺復(fù)制是沒有問題的，而且還能節(jié)省內(nèi)存資源，但是對(duì)于可變對(duì)象來說，淺復(fù)制就不是那么安全了，要想做到可變對(duì)象的安全復(fù)制（復(fù)制后對(duì)于一個(gè)對(duì)象的操作不會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象的內(nèi)容），就要使用深層復(fù)制。

為任意對(duì)象做深層復(fù)制和淺復(fù)制

淺復(fù)制機(jī)制沒什么問題，但有時(shí)需要用到深復(fù)制（即副本不共享內(nèi)部對(duì)象的引用）。內(nèi)置模塊copy提供的copy()和deepcopy()可以實(shí)現(xiàn)為任意對(duì)象的淺復(fù)制和深復(fù)制。

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定義一個(gè)簡單類來演示copy和deepcopy的用法：

class Bus:def __init__(self, passengers = None):if passengers is None:self.passengers = []else:self.passengers = list(passengers)def pick(self, name):self.passengers.append(name)def drop(self, name):self.passengers.remove(name)

Bus類對(duì)象創(chuàng)建時(shí)，會(huì)在內(nèi)部創(chuàng)建一個(gè)list，list屬于復(fù)雜對(duì)象，而且是可變對(duì)象，在做淺復(fù)制時(shí)并不安全。

>>> bus1 = Bus(['one', 'two', 'three']) #創(chuàng)建對(duì)象bus1 >>> bus2 = copy.copy(bus1) #淺復(fù)制bus1 >>> bus3 = copy.deepcopy(bus1) # 深復(fù)制bus1 >>> id(bus1), id(bus2), id(bus3) # 查看id，這是三個(gè)不同的對(duì)象 (2111764720832, 2111761750392, 2111762678112)>>> bus1.drop('three') #在bus1中移除元素three >>> bus1.passengers #可以看到bus1的passengers少了three ['one', 'two'] >>> bus2.passengers # 但是對(duì)bus1淺復(fù)制的bus2的passengers也受到了影響 ['one', 'two'] >>> bus3.passengers # 而深復(fù)制的bus3不會(huì)受到影響 ['one', 'two', 'three']>>> id(bus1.passengers), id(bus2.passengers), id(bus3.passengers) >>> # 分別查看三個(gè)對(duì)象的passengers，可以看到bus1和bus2共享同一個(gè)passengers (2111761482312, 2111761482312, 2111760949832)

有時(shí)候深層復(fù)制可能復(fù)制的太深，一些需要共享的對(duì)象也被復(fù)制過來，這可以通過實(shí)現(xiàn)特殊方法__copy__()和__deepcopy()__來控制copy和deepcopy的行為，鏈接：https://docs.python.org/3/library/copy.html中有更多詳細(xì)信息。

先到這里，第八章內(nèi)容有些多

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第八章《对象引用、可变性和垃圾回收》（上）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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