“原始”和“非原始”对象之间的深浅复制差异的原因是什么？

Question

我知道 Python 中浅拷贝和深拷贝的区别，问题不在于何时使用其中一种。然而，我发现这个简单的例子非常有趣且不直观

from copy import deepcopy

 a=0
 b=deepcopy(a)
 c=a
 a+=1
 print(a,b,c)

输出：1 0 0

 from copy import deepcopy
 a=[0]
 b=deepcopy(a)
 c=a
 a[0]+=1
 print(a,b,c)

输出：[1] 0 [1]

我想知道做出这种设计选择的原因，因为在我看来，这两个 sn-ps 代码非常等效，但它们的输出却完全不同。为了让自己更明确，我想知道为什么 = 在“原始”变量的情况下是深拷贝，而在“非原始”（但仍然是基本语言的一部分）变量（如列表）的情况下是浅拷贝？我个人认为这种行为违反直觉 注意：我用的是 python 3

Answer 1

这里的关键是可变性和不变性。

在python中没有原始和非原始之分，一切都是类型，有些只是内置的。

您需要了解 python 如何将数据存储在变量中。假设您来自 C 背景，您可以认为所有 Python 变量都是指针。
所有 Python 变量都将引用存储到变量值实际所在的位置强>。

内置的id 函数让我们可以查看变量值的实际存储位置。

>>> x = 12345678
>>> id(x)
1886797010128
>>> y = x
>>> id(y)
1886797010128
>>> y += 1
>>> y
12345679
>>> x
12345678
>>> id(y)
1886794729648

变量x 指向位置1886797010128，位置1886797010128 保存10 的值。 int是python中的不可变类型，也就是说1886797010128位置存储的数据是不能改变的。

当我们分配y = x 时，y 现在也指向同一个地址，因为没有必要为同一个值分配更多的内存。

当y 改变时（记住int 是一个不可变类型并且它的值不能改变），一个新的int 被创建在新的位置1886794729648 和y 现在指向这个新的新地址处的 int 对象。

当您尝试更新包含不可变数据的变量的值时，也会发生同样的情况。

>>> id(x)
140707671077744
>>> x = 30
>>> id(x)
140707671078064

更改具有不可变数据的变量的值只会使变量指向具有更新值的新对象。

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对于像list 这样的可变类型，情况并非如此。

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a
>>> id(a), id(b)
(1886794896456, 1886794896456)
>>> b.append(4)
>>> a
[1, 2, 3, 4]
>>> b
[1, 2, 3, 4]
>>>

a 是一个list 并且是可变的，使用像append 这样的方法来改变它实际上会改变地址1886794896456 的值。由于b 也指向同一个地址，a 的值也会更新。

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deepcopy 在不同的内存位置创建一个与其参数值相同的新对象，即传递给它的对象。

我想知道做出这种设计选择的原因

这仅仅是因为 python 被设计为一种面向对象的语言。在 java 对象中可以看到类似的行为。

我个人认为这种行为违反直觉

直觉来自实践。练习一种语言并不能帮助了解其他语言的工作方式，不同的语言有不同的设计模式和约定，我认为应该付出一些努力来了解它们对于我们将要使用的语言是什么。

Answer 2

c = a 既不是浅拷贝也不是深拷贝，不管a 指的是什么。它甚至比这更浅 - 它只复制一个参考。在此分配之后，c 和 a 都持有对同一对象的引用。

在 Python 中无法修改 int 的值。当您在 int 上使用 += 时，Python 会将一个（对 a 的引用）新 int 分配到您从中检索原始 int 的任何位置。

对于第一种情况，a += 1 重新分配 a 变量，而 b 和 c 继续引用它们在赋值之前引用的整数。

对于第二种情况，a[0] += 1 重新分配 a 所指列表的单元格 0。 b 继续引用未更改的副本，c 继续引用 a 引用的相同列表。由于此列表已更改状态，因此可以通过 c 变量看到更改。

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顺便说一句，deepcopy 被设计为产生一个深拷贝，从某种意义上说，对返回值的（任意深度）修改不会修改参数，反之亦然。由于无法在 Python 中修改 int 的值，因此 int 算作自身的（深）副本，实际上，deepcopy 实现只需在其参数是 int 时返回其参数。

>>> x = 1000
>>> copy.deepcopy(x) is x
True

Answer 3

在复制期间链接对象而不是基元是很常见的。

你的sn-ps之间的区别在于，在第二个中，c是列表a的副本，而列表是一个对象，因此它们是链接的。而 c 是第一个 sn-p 中原语的“副本”，它没有链接。