Python 变量？对象？引用？赋值？一个例子解释清楚

时间：2024-01-24 19:55:09

哈喽大家好，我是咸鱼。

前天有个小伙伴找到我，给了我一段 python 代码：

a = [1, 2]
a[1] = a
print(a[1])

然后问我为什么结果是 [1, [...]]，我一看这个问题有意思，我说三言两语解释不清楚，我写篇文章到时候你看下吧，于是有了今天这篇文章。

在正式开始之前，让我们先弄清楚一些概念。

对象？变量？引用？赋值？

"Python 中一切皆对象"，相信这句话大家在学习 Python 的时候都已经听的耳朵起茧子了吧。

在 Python 中，所有的数据都是对象，包括基本数据类型（例如整数、浮点数、字符串等）以及用户自定义的类型（类的实例等）。

而对象其实是内存中分配的一块空间，用来存储其值。每个对象都有一个唯一的标识符（id），可以通过 id() 函数获取。

不但如此，每一个对象都具有两个标准的头部信息：

  • 类型标志符（Type Identifier）： 每个对象都有一个类型信息，可以通过 type() 函数获取。
  • 引用计数器（Reference Counter）： 引用计数器表示有多少个引用指向该对象，当引用计数降为零时，对象会被垃圾回收。（ Python 也使用其他垃圾回收机制，例如循环垃圾回收器来处理引用环的情况。）

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在 Python 中，变量实际上是对象的【引用】，而不是对象本身的【存储】。当我们执行赋值语句时，会自动建立变量和对象之间的关系，即引用。

变量就像是一个指针，【指向】内存中存储对象的位置。

我们来看一个例子：

a = 1
b = a
a = a + 1

首先将 1 赋值于 a，即 a 指向了 1 这个对象。
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接着 b = a 则表示让变量 b 也同时指向 1 这个对象。Python 的对象可以被多个变量所指向（引用）。

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最后执行 a = a + 1，在这里需要注意的是，Python 的基础数据类型(例如整型（int）、字符串（string）等）是不可变的

所以，a = a + 1，并不是让 a 的值增加 1，而是表示重新创建了一个新的值为 2 的对象，并让 a 指向它。但是 b 仍然不变，仍然指向 1 这个对象。

因此最后的结果是，a 的值变成了 2，而 b的值不变仍然是 1。

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通过这个例子你可以看到，这里的 a 和 b，开始只是两个指向同一个对象的变量而已，或者你也可以把它们想象成同一个对象的两个名字。

简单的赋值 b = a，并不表示重新创建了新对象，只是让同一个对象被多个变量指向或引用。

为什么？

在了解了变量、对象、引用、赋值之后，我们回到一开始的例子。

a = [1, 2]
a[1] = a
print(a[1])

这段代码中创建了一个列表 a，其中包含两个元素（1 和 2），然后 a[1] 被赋值为整个列表 a（a[1] = a），当你打印 a[1] 时，它实际上是指向列表 a 本身。

a = [1, <reference to a>]

这样就会导致循环引用的问题。
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我们来分步骤解释一下这个过程：

  • a 是一个包含两个元素的列表：[1, 2]。
  • a[1] = a 将列表 a 的第二个元素设为 a，即a[1]实际上指向列表 a 本身，形成了一个循环引用
  • 当打印 a[1] 时，Python 发现这是一个特殊的情况，即这个元素是对列表本身的引用。为了避免无限循环，Python 会显示 ...，表示引用已经进入了一个循环。因此看到的结果是 [1, [...]]。

那如何避免循环引用呢？可以使用浅拷贝或者深拷贝来解决。

我们用浅拷贝来试一下：

import copy

a = [1, 2]
a[1] = copy.copy(a)
print(a[1])

# 结果是[1,2]

浅拷贝创建一个新的对象，然后将原始对象中的元素复制到新对象中。但是，如果原始对象的元素是可变对象（例如列表），那么浅拷贝只会复制对象的引用而不是对象本身。

就比如上面的例子：

  • a = [1, 2] 创建了一个列表 a，其中有两个元素 1 和 2。
  • a[1] = copy.copy(a) 将列表 a 的第二个元素修改为对列表 a 的浅拷贝。
  • 打印 a[1]，此时 a[1] 指向了新的对象 [1, 2]

关于浅拷贝深拷贝的内容咸鱼后期再写篇文章介绍一下！

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