如果两个变量指向同一个对象，为什么重新分配一个变量不会影响另一个？

Question

我试图了解变量在 python 中是如何工作的。假设我有一个对象存储在变量a：

>>> a = [1, 2, 3]

如果我将a 分配给b，则两者都指向同一个对象：

>>> b = a
>>> b is a
True

但如果我重新分配a 或b，那就不再正确了：

>>> a = {'x': 'y'}
>>> a is b
False

这两个变量现在具有不同的值：

>>> a
{'x': 'y'}
>>> b
[1, 2, 3]

我不明白为什么变量现在不同了。为什么a is b 不再正确？有人可以解释发生了什么吗？

Answer 1

在 Python 中，所有变量都存储在字典或看起来很像字典的结构中（例如，locals() 可以将当前作用域/命名空间公开为字典）。

注意：PyObject* 是一个 CPython 概念。我不确定在其他 Python 实现中是如何工作的。

因此，查看具有精确内存位置的 C 之类的 Python 变量是有缺陷的。它们的值是PyObject*（指针或内存位置），而不是实际的原始值。由于变量本身只是字典中指向PyObject* 指针的条目，因此更改变量的值实际上是给它一个不同的内存地址来指向。

在 CPython 中，id 和 is 使用的正是这些 PyObject* 值（a is b 与 id(a) == id(b) 相同。）

例如，让我们考虑一下简单的代码行：

# x: int
x += 1

实际上改变了与变量关联的内存位置。这是因为它遵循以下逻辑：

LOAD_FAST (x)
LOAD_CONST (1)
INPLACE_ADD
STORE_FAST (x)

大致上说的字节码是：

1. 查找 x 的值。这是一个（在 CPython 中）PyObject*，它指向 PyLongLong 或类似的（来自 Python 用户区的 int）

2. 从一个常量内存地址加载一个值

3. 将这两个值相加。这将产生一个新的PyObject*，它也是一个int
4. 将与x 关联的值设置为这个新指针

TL;DR：Python 中的一切，包括原语，都是一个对象。变量本身并不存储值，而是将它们装箱的指针。重新分配变量会更改与该名称关联的指针，而不是更新该位置中保存的内存。

Answer 2

“假设我在变量 a 中存储了一个对象” - 这就是你出错的地方。

Python 对象不存储在 变量中，它们由变量引用。

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

a 和 b 指的是同一个对象。 list 对象的引用计数为 2，因为有两个名称引用它。

a = {'x': 'y'}

a 不再指代相同的list 对象，而是指代dict 对象。这会减少 list 对象的引用计数，但 b 仍然引用它，因此对象的引用计数现在为 1。

b = None

这意味着b 现在引用None 对象（引用计数非常高，很多名称引用None）。 list 对象的引用计数再次递减，并降至零。此时，list 对象可以被垃圾回收并释放内存（当这种情况发生时无法保证）。

另见sys.getrefcount

Answer 3

Python 有 names 引用 objects。对象与名称分开存在，名称与其所指的对象分开存在。

# name a
a = 1337
    # object 1337

当分配“一个名字到一个名字”时，右边被评估到被引用的对象。类似于2 + 2 计算为4，a 计算为原始1337。

# name b
b = a
    # object referred to by a -> 1337

此时，我们有a -> 1337 和b -> 1337 - 请注意，两个名字都不认识另一个！如果我们测试a is b，两个名称都评估到同一个对象，显然是相等的。

重新分配名称只会更改该名称所指的内容 - 没有任何联系可以更改其他名称。

# name a - reassign
a = 9001
  # object 9001

此时，我们有a -> 9001 和b -> 1337。如果我们现在测试a is b，两个名称都评估到不同的对象，它们并不相同。

---

如果您来自 C 等语言，那么您习惯于变量包含 值。例如，char a = 12 可以读作“a 是一个包含12 的内存区域”。最重要的是，您可以让多个变量使用相同的内存。为变量分配另一个值会更改共享内存的内容 - 从而更改两个变量的值。

+- char a -+
|       12 |
+--char b -+

# a = -128

+- char a -+
|     -128 |
+--char b -+

这不是 Python 的工作方式：名称不包含任何内容，而是引用单独的值。例如，a = 12 可以读作“a 是一个引用值12 的名称”。最重要的是，您可以让多个名称引用相同的值 - 但它仍然是单独的名称，每个名称都有自己的引用。为名称分配另一个值会更改该名称的引用 - 但保持另一个名称的引用不变。

+- name a -+ -\
               \
                --> +- <12> ---+
               /    |       12 |
+- name b -+ -/     +----------+

# a = -128
                    +- <-128> -+
+- name a -+ -----> |     -128 |
                    +----------+

                    +- <12> ---+
+- name b -+ -----> |       12 |
                    +----------+

---

混淆的一点是，可变 对象似乎违反了名称和对象的分离。通常，这些是容器（例如 list、dict、...），并且类默认表现出相同的行为。

# name m
m = [1337]
    # object [1337]
# name n
n = m
    # object referred to by m

类似于纯整数1337，包含整数[1337] 的列表是一个对象，它可以被多个独立名称引用。如上所述，n is m 的计算结果为 True，m = [9001] 不会更改 n。

但是，对名称的某些操作会更改名称​​和所有别名看到的值。

# inplace add to m
m += [9001]

在此操作之后，m == [1337, 9001] 和 n is m 仍然成立。其实n看到的值也变成了[1337, 9001]。这似乎违反了上述行为，其中别名不会相互影响。

这是因为m += [9001] 没有改变m 所指的内容。它只会更改m（以及别名n）引用的列​​表的内容。 m 和 n 仍然引用原始列表对象，其 值 已更改。

+- name m -+ -\
               \                  
                --> +- […] -+     +--- <@0> -+
               /    |    @0 |  -> |     1337 |
+- name n -+ -/     +-------+     +----------+

# m += [9001]

+- name m -+ -\
               \                  
                --> +- […] -+     +--- <@0> -++--- <@1> -+
               /    | @0 @1 |  -> |     1337 ||     9001 |
+- name n -+ -/     +-------+     +----------++----------+

Answer 4

我用通俗的语言向您解释，以便您可以轻松理解。

案例一

a = [1, 2, 3]
b = a
print(b is a)

a 的值为[1,2,3]。现在我们将[1,2,3] 分配给b 也由a 分配。所以两者具有相同的值，因此b is a = True。

下一步，

a = {'x': 'y'}
print(a is b) 

现在您将a 的值更改为{'x':'y'} 但是我们的b 仍然与[1,2,3] 相同。所以现在a is b 是False。

Case-2如果你做了以下给出的：-

a = [1, 2, 3]
b = a
print(b is a)
a = {'x': 'y'}
b = a  # Reassigning the value of b.
print(a is b)

在重新分配a 的值后，我也在重新分配b 的值。 因此，在这两种情况下你都会得到True。

希望对你有帮助。