如何在 Python 中创建对象的副本？

Question

我想创建一个对象的副本。我希望新对象拥有旧对象的所有属性（字段的值）。但我想拥有独立的对象。因此，如果我更改新对象的字段值，旧对象不应该受到影响。

Answer 1

要获得对象的完全独立副本，您可以使用copy.deepcopy() 函数。

有关浅拷贝和深拷贝的更多详细信息，请参阅此问题的其他答案以及this answer to a related question 中的精彩解释。

Answer 2

如何在 Python 中创建对象的副本？

所以，如果我更改新对象的字段值，旧对象不应该受到影响。

那么你的意思是一个可变对象。

在 Python 3 中，列表获得 copy 方法（在 2 中，您将使用切片来制作副本）：

>>> a_list = list('abc')
>>> a_copy_of_a_list = a_list.copy()
>>> a_copy_of_a_list is a_list
False
>>> a_copy_of_a_list == a_list
True

浅拷贝

浅拷贝只是最外层容器的拷贝。

list.copy 是浅拷贝：

>>> list_of_dict_of_set = [{'foo': set('abc')}]
>>> lodos_copy = list_of_dict_of_set.copy()
>>> lodos_copy[0]['foo'].pop()
'c'
>>> lodos_copy
[{'foo': {'b', 'a'}}]
>>> list_of_dict_of_set
[{'foo': {'b', 'a'}}]

您不会得到内部对象的副本。它们是同一个对象 - 所以当它们发生变异时，变化会显示在两个容器中。

深拷贝

深拷贝是每个内部对象的递归拷贝。

>>> lodos_deep_copy = copy.deepcopy(list_of_dict_of_set)
>>> lodos_deep_copy[0]['foo'].add('c')
>>> lodos_deep_copy
[{'foo': {'c', 'b', 'a'}}]
>>> list_of_dict_of_set
[{'foo': {'b', 'a'}}]

更改不会反映在原件中，只会反映在副本中。

不可变对象

不可变对象通常不需要复制。事实上，如果你尝试这样做，Python 只会给你原始对象：

>>> a_tuple = tuple('abc')
>>> tuple_copy_attempt = a_tuple.copy()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'tuple' object has no attribute 'copy'

元组甚至没有复制方法，所以我们用切片试试：

>>> tuple_copy_attempt = a_tuple[:]

但我们看到它是同一个对象：

>>> tuple_copy_attempt is a_tuple
True

字符串也一样：

>>> s = 'abc'
>>> s0 = s[:]
>>> s == s0
True
>>> s is s0
True

对于frozensets，即使它们有copy 方法：

>>> a_frozenset = frozenset('abc')
>>> frozenset_copy_attempt = a_frozenset.copy()
>>> frozenset_copy_attempt is a_frozenset
True

何时复制不可变对象

如果您需要复制可变的内部对象，应该复制不可变对象。

>>> tuple_of_list = [],
>>> copy_of_tuple_of_list = tuple_of_list[:]
>>> copy_of_tuple_of_list[0].append('a')
>>> copy_of_tuple_of_list
(['a'],)
>>> tuple_of_list
(['a'],)
>>> deepcopy_of_tuple_of_list = copy.deepcopy(tuple_of_list)
>>> deepcopy_of_tuple_of_list[0].append('b')
>>> deepcopy_of_tuple_of_list
(['a', 'b'],)
>>> tuple_of_list
(['a'],)

正如我们所见，当副本的内部对象发生变异时，原来的不会改变。

自定义对象

自定义对象通常将数据存储在__dict__ 属性或__slots__（类似元组的内存结构）中。

要制作可复制对象，请定义__copy__（用于浅拷贝）和/或__deepcopy__（用于深拷贝）。

from copy import copy, deepcopy

class Copyable:
    __slots__ = 'a', '__dict__'
    def __init__(self, a, b):
        self.a, self.b = a, b
    def __copy__(self):
        return type(self)(self.a, self.b)
    def __deepcopy__(self, memo): # memo is a dict of id's to copies
        id_self = id(self)        # memoization avoids unnecesary recursion
        _copy = memo.get(id_self)
        if _copy is None:
            _copy = type(self)(
                deepcopy(self.a, memo), 
                deepcopy(self.b, memo))
            memo[id_self] = _copy 
        return _copy

请注意，deepcopy 会保留一份 id(original)（或身份号码）的备忘录字典以供复制。要享受递归数据结构的良好行为，请确保您尚未制作副本，如果有，请将其返回。

那么让我们创建一个对象：

>>> c1 = Copyable(1, [2])

而copy 做了一个浅拷贝：

>>> c2 = copy(c1)
>>> c1 is c2
False
>>> c2.b.append(3)
>>> c1.b
[2, 3]

deepcopy 现在制作了一个深拷贝：

>>> c3 = deepcopy(c1)
>>> c3.b.append(4)
>>> c1.b
[2, 3]

Answer 3

浅拷贝copy.copy()

#!/usr/bin/env python3

import copy

class C():
    def __init__(self):
        self.x = [1]
        self.y = [2]

# It copies.
c = C()
d = copy.copy(c)
d.x = [3]
assert c.x == [1]
assert d.x == [3]

# It's shallow.
c = C()
d = copy.copy(c)
d.x[0] = 3
assert c.x == [3]
assert d.x == [3]

深拷贝copy.deepcopy()

#!/usr/bin/env python3
import copy
class C():
    def __init__(self):
        self.x = [1]
        self.y = [2]
c = C()
d = copy.deepcopy(c)
d.x[0] = 3
assert c.x == [1]
assert d.x == [3]

文档：https://docs.python.org/3/library/copy.html

在 Python 3.6.5 上测试。

Answer 4

我相信以下内容应该适用于 Python 中许多表现良好的类：

def copy(obj):
    return type(obj)(obj)

（当然，我这里说的不是“深拷贝”，这是一个不同的故事，也可能不是一个很清晰的概念——有多深才足够深？）

根据我对 Python 3 的测试，对于不可变对象，如元组或字符串，它返回相同的对象（因为不需要制作不可变对象的浅表副本），但对于列表或字典，它会创建一个独立的浅拷贝。

当然，此方法仅适用于构造函数行为相应的类。可能的用例：制作标准 Python 容器类的浅拷贝。