旷世的忧伤

Huoty's Blog

Python 对象拷贝 -- 浅拷贝与深拷贝

在python中,对象赋值实际上是对象的引用。当创建一个对象,然后把它赋给另一个变量的时候,python并没有拷贝这个对象,而只是拷贝了这个对象的引用。

比如,我们创建一个通用的银行账户档案名为 persion,然后然后创建两个账户,即作两份拷贝。这里我们采用两种不同的拷贝对象的方式,一种是使用切片操作,另一种是采用工厂方法list。为了区分出三个不同的对象,我们使用id()内建函数来显示每个对象的标识符:

>>> person = ['name', ['savings', 100.00]]
>>> hubby = person[:] # slice copy
>>> wifey = list(person) # fac func copy
>>> [id(x) for x in person, hubby, wifey]
[11826320, 12223552, 11850936]

这里我们为一对夫妻创建了初始有$100 的个人存款帐户。用户名改为定制的名字。但是,当丈夫取走$50后,他的行为影响到了他妻子的账户,虽然我们进行了分开的拷贝(当然,前提是我们希望他们每个人都拥有自己单独的帐号,而不是一个单一的联合帐号)。为什么会这样呢?

>>> hubby[0] = 'joe'
>>> wifey[0] = 'jane'
>>> hubby, wifey
(['joe', ['savings', 100.0]], ['jane', ['savings', 100.0]]
>>> hubby[1][1] = 50.00
>>> hubby, wifey
(['joe', ['savings', 50.0]], ['jane', ['savings', 50.0]])

原因是我们仅仅做了一个浅拷贝。对一个对象进行浅拷贝其实是新创建了一个类型跟原对象一样,其内容是原来对象元素的引用,换句话说,这个拷贝的对象本身是新的,但是它的内容不是。序列类型对象的浅拷贝是默认类型拷贝,浅拷贝有以下几种方式:(1) 完全切片操作[:],(2) 利用工厂函数,比如 list(),dict()等,(3) 使用 copy 模块的 copy 函数

也许你会发现,当妻子的名字被赋值时,丈夫的名字却没有跟着变化。这是 因为在这两个列表的两个对象中,第一个对象是不可变的(是个字符串类型),而第二个是可变的(一个列表)。 正因为如此,当进行浅拷贝时,字符串被显式的拷贝,并新创建了一个字符串对象,而列表元素只是把它的引用复制了一下,并不是它的成员。所以改变名字没有任何问题,但是更改他们银行账号的任何信息都会引发问题。现在,让我们分别看一下每个列表的元素的对象 ID 值,注意,银行账号对象是同一个对象,这也是为什么对一个对象进行修改会影响到另一个的原因。注意在我们改变他们的名字后,新的名字字符串是如何替换原有’名字’字符串的:

BEFORE:

>>> [id(x) for x in hubby]
[9919616, 11826320]
>>> [id(x) for x in wifey]
[9919616, 11826320]

AFTER:

>>> [id(x) for x in hubby]
[12092832, 11826320]
>>> [id(x) for x in wifey]
[12191712, 11826320]

如果要为这对夫妻创建一个联合的账户,这种方案是一个不错的选择。但是,我们需要一个分离的账户,让账户间互不相干。要得到一个完全拷贝或者说深拷贝 – 创建一个新的容器对象,包含原有对象元素(引用)全新拷贝的引用 – 需要 copy.deepcopy() 函数。我们使用深拷贝来重写整个例子:

>>> person = ['name', ['savings', 100.00]]
>>> hubby = person
>>> import copy
>>> wifey = copy.deepcopy(person)
>>> [id(x) for x in person, hubby, wifey]
[12242056, 12242056, 12224232]
>>> hubby[0] = 'joe'
>>> wifey[0] = 'jane'
>>> hubby, wifey
(['joe', ['savings', 100.0]], ['jane', ['savings', 100.0]])
>>> hubby[1][1] = 50.00
>>> hubby, wifey
(['joe', ['savings', 50.0]], ['jane', ['savings', 100.0]])

这便是我们想要的结果,我们验证一下所有四个对象是否是不同的:

>>> [id(x) for x in hubby]
[12191712, 11826280]
>>> [id(x) for x in wifey]
[12114080, 12224792]

注: 关于拷贝操作的警告: 第一,非容器类型(比如数字,字符串和其他”原子”类型的对象,像代码,类型和 xrange 对象等)没有被拷贝一说,浅拷贝是用完全切片操作来完成的。第二,如果元组变量只包含原子类型对象,对它的深拷贝将不会进行。如果我们把账户信息改成元组类型,那么即便按我们的要求使用深拷贝操作也只能得到一个浅拷贝。

>>> person = ['name', ('savings', 100.00)]
>>> newPerson = copy.deepcopy(person)
>>> [id(x) for x in person, newPerson]
[12225352, 12226112]
>>> [id(x) for x in person]
[9919616, 11800088]
>>> [id(x) for x in newPerson]
[9919616, 11800088]

浅拷贝和深拷贝操作都可以在 copy 模块中找到。其实 copy 模块中只有两个函数可用:copy()进行浅拷贝操作,而 deepcopy()进行深拷贝操作

本文内容参考《Python核心编程》一书中的第 6.20 节.

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