Python简明教程第12节:可变与否

作者: 老友旧巷 | 来源:发表于2018-06-01 16:33 被阅读57次

    这个命题由 “python中不存在所谓的传值调用,一切传递的都是对象的引用,也可以认为是传址引用” 引起。

    可变数据类型:列表list和字典dict。

    不可变数据类型:整型int、浮点型float、字符串型string和元组tuple。

    不可变--数字以int为例

    先看一个赋值语句吧,感觉这样才能解释清楚这个问题。

    var  =  10

    基于Python 中“一切皆对象”的思想,我们可将这个赋值语句理解为: 在内存中开辟了一块内存,存储数字 10 ,并将这块内存的地址赋值给变量 var。

    示例

    在我们改变了var 的值之后,我们会发现 var 的地址值已经发生了改变。

    示例

    关键是我们怎么理解这个过程?

    变量不可改变

    我们说的变量不可改变真实的意思是,在我们初始化一个数字对象之后,在该数字对象对应的内存中存储的内容不可以改变。而不是说变量不可以改变,在对变量重新赋值之后,变量会重新指向一个新的地址。

    下面是一种情况:

    这样Python会初始化5个对象吗?

    这样Python会初始化5个对象吗?会在内存中开辟五块空间么?我们看下面结果就知道Python其实并没有开辟五块空间,而是只开辟了一块空间。

    同一个地址

    整数在程序中使用比较频繁,重复开辟空间会影响程序的执行效率,Python为了优化速度,使用了类似 Java 的小整数对象池,避免为整数频繁开辟和销毁内存空间。Python支持的小整数的范围是(-5, 257)。这些整数对象是提前建立好的,不会被垃圾回收。在一个Python的程序中,所有位于这个范围内的整数使用的都是同一个对象。

    所以说如果你遇到下面这段程序,也不要奇怪。

    why

    不可变--字符串

    在不可变的问题上,字符串的实现方式与数字很相似,这个就不再赘述。下面是一些比较有意思的内容。

    与小整数池相对应,关于字符串,python 也有一些内置的内容供大家使用以便提高程序的运行效率。在 python 中只支持对由大写字母,小写字母,下划线,数字组成的字符串进行内置。即由以下字符"0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"构成字符串进行内置,而对其他包含一些特殊字符的字符串并不支持,例如“!@#”之类的特殊字符。

    不含特殊字符 包含特殊字符

    但是,是不是只要包含特殊字符串就会重复开辟空间呢?答案也是否定的。我们可以看到下面的例子中,虽然包含了特殊字符(空格和~),但是python并没有重复的开辟空间。

    特殊字符特例

    其实Python完全可以选择对所以字符组成的字符串都进行内置,这只是语言实现的一种选择而已,上面出现的这个看似矛盾的情况,其实也只是Python的一种特殊选择而已:对于0或1个字符的字符串,Python 也进行了内置。

    关于实现问题抛开内置来说,其实还有一点比较有意思的就是 “*” 操作符。就是重复字符串的操作符。

    20的界限

    可以看到 s*20 还是同一个地址,但是在 s*21 就是两个不同的地址,超过20就会是新的地址了,这也只是Python在实现上的选择。

    不可变--元组

    元组的不可变特性基于其元素的不可变性。

    关于元组,没有像小整数池,内置等概念与之对应,所以每一个元组都应该有自己独一无二的地址,即使元组中的元素完全相同,这无可争议。

    元组

    对元组的操作会改变其地址,也就是说会产生一个新的元组,哪怕你只是在元组上加了一个空的元组也会产生一个新的元组。

    元组

    当我们在元组中存放一个可变对象的时候,这个可变对象是可以改变的。这是因为在元组中元素的存放其实是元素地址的存放,而可变对象的改变并不会改变其地址,也就是说可变对象的值虽然已经改变 ,但是地址依然和元组中存放的地址一致,所以这个时候元组中元素也就“改变”了。下面以list为例说明:

    元组中存放可变对象

    综上,Python中的不可变数据类型,不允许变量的值发生变化,如果改变了变量的值,相当于是新建了一个对象。


    可变--以list为例

    在上面介绍元组的过程中其实已经能够说明这个可变的问题。可变数据类型的含义是值可以改变,而且地址不会改变。

    list

    每一个列表都有一个独一无二的地址,哪怕列表中有完全相同的元素。

    地址不同 两个引用指向一个地址

    可变数据类型的改变总是在原地址处改变,而不会指向一个新的地址。


    下面回到最初命题:

    “python中不存在所谓的传值调用,一切传递的都是对象的引用,也可以认为是传址引用” 。

    关于这个命题有两条结论:

    1.    对可变数据类型的修改在函数外部以及内部都可见; 

    2.    对于不可变数据类型,不能真正的修改,往往是创建一个新的对象,然后通过赋值来实现。所以,内部可见而外部是不可见的。

    Then,that’s all,thank you。

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