美文网首页Python小哥哥码省python学习
深度解读Python深拷贝与浅拷贝问题

深度解读Python深拷贝与浅拷贝问题

作者: 我爱学python | 来源:发表于2019-05-19 16:32 被阅读7次

    在平时工作中,经常涉及到数据的传递,在数据传递使用过程中,可能会发生数据被修改的问题。为了防止数据被修改,就需要在传递一个副本,即使副本被修改,也不会影响原数据的使用。为了生成这个副本,就产生了拷贝。今天就说一下Python中的深拷贝与浅拷贝的问题。

    概念普及:对象、可变类型、引用

    数据拷贝会涉及到Python中对象、可变类型、引用这3个概念,先来看看这几个概念,只有明白了他们才能更好的理解深拷贝与浅拷贝到底是怎么一回事。

    Python对象

    在Python中,对对象有一种很通俗的说法,万物皆对象。说的就是构造的任何数据类型都是一个对象,无论是数字,字符串,还是函数,甚至是模块,Python都对当做对象处理。

    所有Python对象都拥有三个属性:身份、类型、值。

    看一个简单的例子:

    可变与不可变对象

    在Python中,按更新对象的方式,可以将对象分为2大类:可变对象与不可变对象。

    可变对象:  列表、字典、集合

    所谓可变是指可变对象的值可变,身份是不变的。

    不可变对象:数字、字符串、元组

    不可变对象就是对象的身份和值都不可变。新创建的对象被关联到原来的变量名,旧对象被丢弃,垃圾回收器会在适当的时机回收这些对象。

    引用

    在 Python 程序中,每个对象都会在内存中申请开辟一块空间来保存该对象,该对象在内存中所在位置的地址被称为引用。在开发程序时,所定义的变量名实际就对象的地址引用。

    引用实际就是内存中的一个数字地址编号,在使用对象时,只要知道这个对象的地址,就可以操作这个对象,但是因为这个数字地址不方便在开发时使用和记忆,所以使用变量名的形式来代替对象的数字地址。 在 Python 中,变量就是地址的一种表示形式,并不开辟开辟存储空间。

    就像 IP 地址,在访问网站时,实际都是通过 IP 地址来确定主机,而 IP 地址不方便记忆,所以使用域名来代替 IP 地址,在使用域名访问网站时,域名被解析成 IP 地址来使用。

    通过一个例子来说明变量和变量指向的引用就是一个东西

    逐步深入:引用赋值

    上边已经明白,引用就是对象在内存中的数字地址编号,变量就是方便对引用的表示而出现的,变量指向的就是此引用。赋值的本质就是让多个变量同时引用同一个对象的地址。  那么在对数据修改时会发生什么问题呢?

    不可变对象的引用赋值

    对不可变对象赋值,实际就是在内存中开辟一片空间指向新的对象,原不可变对象不会被修改。

    原理图如下:

    下面通过案例来理解一下:

    a与b在内存中都是指向1的引用,所以a、b的引用是相同的

    现在再给a重新赋值,看看会发生什么变化?

    从下面不难看出:当给a 赋新的对象时,将指向现在的引用,不在指向旧的对象引用。

    可变对象的引用赋值

    可变对象保存的并不是真正的对象数据,而是对象的引用。当对可变对象进行赋值时,只是将可变对象中保存的引用指向了新的对象。

    原理图如下:

    仍然通过一个实例来体会一下,可变对象引用赋值的过程。

    当改变l1时,整个列表的引用会指新的对象,但是l1与l2都是指向保存的同一个列表的引用,所以引用地址不会变。

    主旨详解:浅拷贝、深拷贝

    经过前2部分的解读,大家对对象的引用赋值应该有了一个清晰的认识了。

    下面大家思考一个这样的问题:Python中如何解决原始数据在函数传递之后不受影响了?

    这个问题Python已经帮我们解决了,使用对象的拷贝或者深拷贝就可以愉快的解决了。

    下面具体来看看Python中的浅拷贝与深拷贝是如何实现的。

    浅拷贝:

    为了解决函数传递后被修改的问题,就需要拷贝一份副本,将副本传递给函数使用,就算是副本被修改,也不会影响原始数据 。

    不可变对象的拷贝

    不可变对象只在修改的时候才会在内存中开辟新的空间, 而拷贝实际上是让多个对象同时指向一个引用,和对象的赋值没区别。

    同样的,通过一个实例来感受一下:不难看出,a与b指向相同的引用,不可变对象的拷贝就是对象赋值。

    可变对象的拷贝

    对于不可变对象的拷贝,对象的引用并没有发生变化,那么可变对象的拷贝会不会和不可变对象一样了?我们接着往下看。

    通过下面这个实例可以看出:可变对象的拷贝,会在内存中开辟一个新的空间来保存拷贝的数据。当再改变之前的对象时,对拷贝之后的对象没有任何影响。

    原理图如下:

    现在再回到刚才那个问题,是不是浅拷贝就可以解决原始数据在函数传递之后不变的问题了?下面看一个稍微复杂一点的数据结构。

    通过下面这个实例可以发现:复杂对象在拷贝时,并没有解决数据在传递之后,数据改变的问题。 出现这种原因,是copy() 函数在拷贝对象时,只是将指定对象中的所有引用拷贝了一份,如果这些引用当中包含了一个可变对象的话,那么数据还是会被改变。 这种拷贝方式,称为浅拷贝。

    原理图如下:

    对于上边这种状况,Python还提供了另一种拷贝方式(深拷贝)来解决。

    深拷贝

    区别于浅拷贝只拷贝顶层引用,深拷贝会逐层进行拷贝,直到拷贝的所有引用都是不可变引用为止。

    接下来我们看看,要是将上边的拷贝实例用使用深拷贝的话,原始数据改变的问题还会不会存在了?

    下面的实例清楚的告诉我们:之前的问题就可以完美解决了。

    原理图如下:

    查漏补缺

    为什么Python默认的拷贝方式是浅拷贝?

    时间角度:浅拷贝花费时间更少

    空间角度:浅拷贝花费内存更少

    效率角度:浅拷贝只拷贝顶层数据,一般情况下比深拷贝效率高。

    相关文章

      网友评论

        本文标题:深度解读Python深拷贝与浅拷贝问题

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/rkjqzqtx.html