Python浅拷贝与深拷贝详解

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简述

在使用Python语言,通常都会面临对象赋值、参数传递的使用,为了更深入理解它们的底层原理。Python也像其他语言如Java一样引入了浅考本和深拷贝的概念。

首先我们要明确一下:变量存储在栈内存,对象存储在堆内存。

Python数据类型分为可变数据类型和不可变数据类型。

  • 可变数据类型包括:列表、字典、集合
  • 不可变数据类型包括:字符串、数字、元组

基本概念

  • 浅拷贝:

    (1)不拷贝子对象的内容,只拷贝子对象的引用

    (2)可以使用Python内置函数copy()

  • 深拷贝:

    (1)会连子对象的内存全部拷贝一份,对子对象的修改不会影响源对象

    (2)可以使用Python内置函数deepcopy()

本次内容大纲如下:

深浅拷贝

1.浅拷贝

浅拷贝只对源对象的引用进行拷贝,对象的内容不机进行操作,详情请阅读后面的内容。

1.1 单层浅拷贝原理
  • 对于源对象是可变数据类型,在堆内存中创建新空间

  • 对于源对象是不可变数据类型,则拷贝其引用

源对象是可变数据类型

# 单层浅拷贝

a = [1,2]

c = copy.copy(a)

print(id(a),id(c))  # 地址不相同

单层浅拷贝

源对象是不可变数据类型

# 单层浅拷贝

a = 1

c = copy.copy(a)

print(id(a),id(c)) # 地址相同

单层浅拷贝

1.2 嵌套浅拷贝原理
  • 对于源对象是可变数据类型, (1)在堆内存中创建新空间

(2)与源对象里元素同时指向同一地址

  • 对于源对象是不可变数据类型,则拷贝其引用

源对象是可变数据类型


a = [(1,2),[3,4]]

c = copy.copy(a)

print(id(a),id(c)) # 地址不相同

print(id(a[0]),id(c[0])) # 嵌套元组地址是一样的

print(id(a[1]),id(c[1])) # 嵌套列表地址是一样的

浅拷贝可变数据类型

源对象是不可变数据类型

a = ((1,2),[3,4])

c = copy.copy(a)

print(id(a),print(c)) # 地址相同

print(id(a[0]),id(c[0])) # 嵌套元组地址是一样的

print(id(a[1]),id(c[1])) # 嵌套列表地址是一样的


浅拷贝不可变数据类型

2.深拷贝

2.1 单层深拷贝原理

单层深拷贝:

  • 对于源对象是可变数据类型,在堆内存中创建内存空间
  • 对于源对象是不可变数据类型,拷贝引用地址

源对象是可变数据类型

# 单层深拷贝

a = [1,2]

c = copy.deepcopy(a)

print(id(a),id(c))

单层深拷贝

源对象是不可变数据类型

# 单层深拷贝

a = 1

c = copy.deepcopy(a)

print(id(a),id(c))

单层深拷贝

2.3 嵌套深拷贝原理

嵌套深拷贝:

  • 对于源对象是可变数据类型 (1)在堆内存中创建内存空间

(2)如果源对象里的元素是不可变数据类型,则直接拷贝其引用地址

(3)如果源对象里的元素是可变数据类型,则进行递归创建新空间

  • 对于源对象是不可变数据类型

(1)如果源对象里的元素是不可变数据类型,则直接拷贝其引用地址

(2)如果源对象里的元素是可变数据类型,则递归创建新空间

源对象是可变数据类型


a = [(1,2),[3,4]]

c = copy.deepcopy(a)

print(id(a),print(c)) # 地址不相同

print(id(a[0]),id(c[0])) # 嵌套元组地址是一样的

print(id(a[1]),id(c[1])) # 嵌套列表地址是不一样的


深拷贝可变数据类型

a = ((1,2),(3,4))

c = copy.deepcopy(a)

print(id(a),id(c)) # 地址相同

print(id(a[0]),id(c[0])) # 嵌套元组地址是一样的

print(id(a[1]),id(c[1])) # 嵌套列表地址是一样的

深拷贝不可变数据类型

赋值和浅拷贝与深拷贝的区别

赋值:

  • 当旧变量赋值给新变量,其实这个过程都是栈内存发生的。
  • 两个变量都指向栈内存中同一个对象的存储空间。
  • 当任何一个变量发生变化,都是指向堆内存对象地址的变化,两个变量是同步的。
a = 1

c = a

示例图

浅拷贝:

  • 对于源对象是可变数据类型

    (1)在堆内存中重新创建空间

    (2)只拷贝源对象顶层的内存空间

    (3)与源对象里的元素指向同一地址

    (4)对于新或源对象内部元素变化时,会相互影响

  • 对于源对象是不可变数据类型,则拷贝其引用

深拷贝:

  • 对于源对象是可变数据类型 (1)在堆内存中重新创建空间

    (2)做递归拷贝其可变元素

    (3)对于新或源对象内部元素变化时,不会相互影响

  • 对于源对象是不可变数据类型,则会递归判断元素数据类型,如果可变则创建新的地址,不变则拷贝引用

总结

浅拷贝与深拷贝,其实就是对源对象的复制。

如果源对象只有单层的话,源做任何改动,都不影响深浅拷贝的对象

如果源对象嵌套可变数据类型,源做任何改动,只会影响浅拷贝,不会影响深拷贝