Python中的可变对象和不可变对象

什么是可变/不可变对象

• 不可变对象，该对象所指向的内存中的值不能被改变。当改变某个变量时候，由于其所指的值不能被改变，相当于把原来的值复制一份后再改变，这会开辟一个新的地址，变量再指向这个新的地址。
• 可变对象，该对象所指向的内存中的值可以被改变。变量（准确的说是引用）改变后，实际上是其所指的值直接发生改变，并没有发生复制行为，也没有开辟新的出地址，通俗点说就是原地改变。

Python中，数值类型（int和float）、字符串str、元组tuple都是不可变类型。而列表list、字典dict、集合set是可变类型。

还是看代码比较直观。先看不可变对象

不可变对象的例子

先说明一点is 就是判断两个对象的id是否相同， 而 == 判断的则是内容是否相同。

a = 2
b = 2
c = a + 0 
c += 0

print(id(a), id(b), id(2))  # id都相同
print(c is b) #True

再来看字符串

astr = 'good'
bstr = 'good'
cstr = astr + ''
print(cstr is bstr) # True
print(id(astr), id(bstr), id('good'))  # 三个id相同

和数值类型的结果一样。如果是下面这种情况，变量修改后不在是good

astr = 'good'
print(id(astr))
astr += 'aa'
print(id(astr)) # id和上面的不一样

由于是不可变对象，变量对应内存的值不允许被改变。当变量要改变时，实际上是把原来的值复制一份后再改变，开辟一个新的地址，astr再指向这个新的地址（所以前后astr的id不一样），原来astr对应的值因为不再有对象指向它,就会被垃圾回收。这对于int和float类型也是一样的。

再看tuple

add = (1, 2, 3)
aee = (1, 2, 3)
print(id(add), id(aee), id((1, 2, 3)))  # id各不相同

aee = (1, 2, 3)
print(id(aee))
aee += () # 加空元组
print(id(aee))  # id变了！
print(aee)  #（1 ，2，3）

虽然看上去都是(1 ,2, 3)按理说应该和上面一致才对。难道这是可变对象？再看

add = (1, 2, 3)
aee = add 
print(id(aee), id(add)) # 这两个id一样
aee += (4, 5, 6)
print(id(aee)) # aee的id变了！
print(add) # add还是(1, 2, 3)没有变

又和数值类型于str类型一致了。如果是可变对象add = aee，它们指向同一地址（id相同）是肯定的。但不是同一对象的不同引用，因为如果是的话，aee的改变会引起add的改变，再tuple中并不是这样。所以tuple是不可变对象，但又和str和数值类型稍微有点区别。平常说的tuple不可变更多时候是指里面存放的值不能被改变（有些特殊情况，如tuple里面存放了list，可改变list里的元素。但实际上这个tuple并没有被改变）。

对于str、int、float只要在它们再类型相同的情况下，值也相同，那么它们的id相同。（为什么要说类型相同？）

a = 2.0
b = 2
print(a is b)  # False, 一个int一个float，类型都不同

2和2.0就不在一个地址上。

可变对象的例子

lis = [1, 2, 3]
lis2 = [1, 2, 3]
# 虽然它们的内容一样，但是它们指向的是不同的内存地址
print(lis is lis2)
print(id(lis), id(lis2), id([1, 2, 3]))  # 三个id都不同

再看赋值的情况下

alist = [1, 2, 3]
# alist实际上是对对象的引用，blist = alist即引用的传递，现在两个引用都指向了同一个对象（地址）
blist = alist
print(id(alist), id(blist))  # id一样
# 所以其中一个变化，会影响到另外一个
blist.append(4)
print(alist)  # 改变blist, alist也变成了[1 ,2 ,3 4]
print(id(alist), id(blist))  # id一样，和上面值没有改变时候的id也一样

blist = alist这一句。alist实际上是对对象的引用，blist = alist即引用的传递，现在两个引用都指向了同一个对象（地址）。所以其中一个变化，会影响到另外一个。

再看看set

abb = {1, 2, 3}
acc = abb
print(id(abb), id(acc))
acc.add(4)
print(abb)  # {1, 2, 3, 4} 
print(id(abb), id(acc)) # 相等

和上面list的例子一致。

可变对象由于所指对象可以被修改，所以无需复制一份之后再改变，直接原地改变，所以不会开辟新的内存，改变前后id不变。

当然不可变对象就不是这样了, 可以和这个对比一下

abc = 3
dd = abc
dd = 43
print(abc)  # 3，并不随dd的改变而改变

但是如果是拷贝，就仅仅是将内容拷贝过去，传递的并是不引用。这在想使用列表的值又不想修改原列表的时候特别有用。

blist = alist[:]  # or alist.copy()
print(alist is blist)  # False
blist.append(4)
print(alist)  # 还是[1，2 ，3]没有变化

作为函数参数

作为函数参数，也是一样的，可变类型传递的是引用，不可变类型传递的是内容。

test_list = [1, 2, 3, 4]
test_str = 'HAHA'


def change(alist):
    alist.append(5)


def not_change(astr):
    astr.lower()


change(test_list)
not_change(test_str)
print(test_list)  # 改变了原来的值
print(test_str)  # 没有变

当然了，如果不想改变原来列表的值，参数可以传入列变的拷贝。alsit[:]

有趣的例子

再看一个有趣的例子，我们知道list是可以使用+添加一个列表的。

a1 = [1, 2, 3]
a2 = a1
print(id(a1), id(a2))
# 实际上是a2指向了新的对象，id已经改变。
# 所以现在a2、a1并不是同一对象的两个引用了，a2变化a1不会改变
a2 = a2 + [4] # 这个等式中，右边的a2还是和a1的id一样的，一旦赋值成功，a2就指向新的对象
print(id(1), id(a2))  # 不等，a2的id变化了
print(a1) # [1, 2, 3]没有变

如果是这样写

a1 = [1, 2, 3]
a2 = a1
print(id(a1), id(a2))
a2 += [4]  # 相当于调用了a2.extend([4]),原地改变并没有新的对象产生
print(id(1), id(a2))  # 相等，a2的id没有变化
print(a1) 

不同的地方在于a2 += [4]，这句相当于调用了a2.extend([4])相当于原地改变，并没有新的对象产生。

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by @sunhaiyu

2017.6.29