
深入探究Python中变量的拷贝和作用域问题
在 python 中赋值语句总是建立对象的引用值,而不是复制对象。因此,python 变量更像是指针,而不是数据存储区域,
这点和大多数 OO 语言类似吧,比如 C++、java 等 ~
1、先来看个问题吧:
在Python中,令values=[0,1,2];values[1]=values,为何结果是[0,[...],2]?
>>> values = [0, 1, 2]
>>> values[1] = values
>>> values
[0, [...], 2]
我预想应当是
[0, [0, 1, 2], 2]
但结果却为何要赋值无限次?
可以说 Python 没有赋值,只有引用。你这样相当于创建了一个引用自身的结构,所以导致了无限循环。为了理解这个问题,有个基本概念需要搞清楚。
Python 没有「变量」,我们平时所说的变量其实只是「标签」,是引用。
执行
values = [0, 1, 2]
的时候,Python 做的事情是首先创建一个列表对象 [0, 1, 2],然后给它贴上名为 values 的标签。如果随后又执行
values = [3, 4, 5]
的话,Python 做的事情是创建另一个列表对象 [3, 4, 5],然后把刚才那张名为 values 的标签从前面的 [0, 1, 2] 对象上撕下来,重新贴到 [3, 4, 5] 这个对象上。
至始至终,并没有一个叫做 values 的列表对象容器存在,Python 也没有把任何对象的值复制进 values 去。过程如图所示:
执行
的时候,Python 做的事情则是把 values 这个标签所引用的列表对象的第二个元素指向 values 所引用的列表对象本身。执行完毕后,values 标签还是指向原来那个对象,只不过那个对象的结构发生了变化,从之前的列表 [0, 1, 2] 变成了 [0, ?, 2],而这个 ? 则是指向那个对象本身的一个引用。如图所示:
要达到你所需要的效果,即得到 [0, [0, 1, 2], 2] 这个对象,你不能直接将 values[1] 指向 values 引用的对象本身,而是需要吧 [0, 1, 2] 这个对象「复制」一遍,得到一个新对象,再将 values[1] 指向这个复制后的对象。Python 里面复制对象的操作因对象类型而异,复制列表 values 的操作是
values[:] #生成对象的拷贝或者是复制序列,不再是引用和共享变量,但此法只能顶层复制
所以你需要执行
Python 做的事情是,先 dereference 得到 values 所指向的对象 [0, 1, 2],然后执行 [0, 1, 2][:] 复制操作得到一个新的对象,内容也是 [0, 1, 2],然后将 values 所指向的列表对象的第二个元素指向这个复制二来的列表对象,最终 values 指向的对象是 [0, [0, 1, 2], 2]。过程如图所示:
往更深处说,values[:] 复制操作是所谓的「浅复制」(shallow copy),当列表对象有嵌套的时候也会产生出乎意料的错误,比如
问:此时 a 和 b 分别是多少?
正确答案是 a 为 [8, [1, 9], 3],b 为 [0, [1, 9], 3]。发现没?b 的第二个元素也被改变了。想想是为什么?不明白的话看下图
正确的复制嵌套元素的方法是进行「深复制」(deep copy),方法是
2、引用 VS 拷贝:
(1)没有限制条件的分片表达式(L[:])能够复制序列,但此法只能浅层复制。
(2)字典 copy 方法,D.copy() 能够复制字典,但此法只能浅层复制
(3)有些内置函数,例如 list,能够生成拷贝 list(L)
(4)copy 标准库模块能够生成完整拷贝:deepcopy 本质上是递归 copy
(5)对于不可变对象和可变对象来说,浅复制都是复制的引用,只是因为复制不变对象和复制不变对象的引用是等效的(因为对象不可变,当改变时会新建对象重新赋值)。所以看起来浅复制只复制不可变对象(整数,实数,字符串等),对于可变对象,浅复制其实是创建了一个对于该对象的引用,也就是说只是给同一个对象贴上了另一个标签而已。
L = [1, 2, 3]
D = {'a':1, 'b':2}
A = L[:]
B = D.copy()
print "L, D"
print L, D
print "A, B"
print A, B
print "--------------------"
A[1] = 'NI'
B['c'] = 'spam'
print "L, D"
print L, D
print "A, B"
print A, B
L, D
[1, 2, 3] {'a': 1, 'b': 2}
A, B
[1, 2, 3] {'a': 1, 'b': 2}
--------------------
L, D
[1, 2, 3] {'a': 1, 'b': 2}
A, B
[1, 'NI', 3] {'a': 1, 'c': 'spam', 'b': 2}
3、增强赋值以及共享引用:
x = x + y,x 出现两次,必须执行两次,性能不好,合并必须新建对象 x,然后复制两个列表合并
属于复制/拷贝
x += y,x 只出现一次,也只会计算一次,性能好,不生成新对象,只在内存块末尾增加元素。
当 x、y 为list时, += 会自动调用 extend 方法进行合并运算,in-place change。
属于共享引用
L = [1, 2]
M = L
L = L + [3, 4]
print L, M
print "-------------------"
L = [1, 2]
M = L
L += [3, 4]
print L, M
[1, 2, 3, 4] [1, 2]
-------------------
[1, 2, 3, 4] [1, 2, 3, 4]
4、python 从2.x 到3.x,语句变函数引发的变量作用域问题
先看段代码:
def test():
a = False
exec ("a = True")
print ("a = ", a)
test()
b = False
exec ("b = True")
print ("b = ", b)
在 python 2.x 和 3.x 下 你会发现他们的结果不一样:
2.x:
a = True
b = True
3.x:
a = False
b = True
这是为什么呢?
因为 3.x 中 exec 由语句变成函数了,而在函数中变量默认都是局部的,也就是说
你所见到的两个 a,是两个不同的变量,分别处于不同的命名空间中,而不会冲突。
具体参考 《learning python》P331-P332
知道原因了,我们可以这么改改:
def test():
a = False
ldict = locals()
exec("a=True",globals(),ldict)
a = ldict['a']
print(a)
test()
b = False
exec("b = True", globals())
print("b = ", b)
这个问题在 stackoverflow 上已经有人问了,而且 python 官方也有人报了 bug。。。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
Cox 模型时间依赖性检验:原理、方法与实战应用 在生存分析领域,Cox 比例风险模型(Cox Proportional Hazards Model)是分析 “ ...
2025-09-26检测因子类型的影响程度大小:评估标准、实战案例与管控策略 在检测分析领域(如环境监测、食品质量检测、工业产品合规性测试) ...
2025-09-26CDA 数据分析师:以数据库为基石,筑牢数据驱动的 “源头防线” 在数据驱动业务的链条中,“数据从哪里来” 是 CDA(Certified D ...
2025-09-26线性相关点分布的四种基本类型:特征、识别与实战应用 在数据分析与统计学中,“线性相关” 是描述两个数值变量间关联趋势的核心 ...
2025-09-25深度神经网络神经元个数确定指南:从原理到实战的科学路径 在深度神经网络(DNN)的设计中,“神经元个数” 是决定模型性能的关 ...
2025-09-25在企业数字化进程中,不少团队陷入 “指标困境”:仪表盘上堆砌着上百个指标,DAU、转化率、营收等数据实时跳动,却无法回答 “ ...
2025-09-25MySQL 服务器内存碎片:成因、检测与内存持续增长的解决策略 在 MySQL 运维中,“内存持续增长” 是常见且隐蔽的性能隐患 —— ...
2025-09-24人工智能重塑工程质量检测:核心应用、技术路径与实践案例 工程质量检测是保障建筑、市政、交通、水利等基础设施安全的 “最后一 ...
2025-09-24CDA 数据分析师:驾驭通用与场景指标,解锁数据驱动的精准路径 在数据驱动业务的实践中,指标是连接数据与决策的核心载体。但并 ...
2025-09-24在数据驱动的业务迭代中,AB 实验系统(负责验证业务优化效果)与业务系统(负责承载用户交互与核心流程)并非独立存在 —— 前 ...
2025-09-23CDA 业务数据分析:6 步闭环,让数据驱动业务落地 在企业数字化转型中,CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的核心价值,并 ...
2025-09-23CDA 数据分析师:以指标为钥,解锁数据驱动价值 在数字化转型的浪潮中,“用数据说话” 已成为企业决策的共识。但数据本身是零散 ...
2025-09-23当 “算法” 成为数据科学、人工智能、业务决策领域的高频词时,一种隐形的认知误区正悄然蔓延 —— 有人将分析结果不佳归咎于 ...
2025-09-22在数据分析、金融计算、工程评估等领域,“平均数” 是描述数据集中趋势最常用的工具之一。但多数人提及 “平均数” 时,默认指 ...
2025-09-22CDA 数据分析师:参数估计助力数据决策的核心力量 在数字化浪潮席卷各行各业的当下,数据已成为驱动业务增长、优化运营效率的核 ...
2025-09-22训练与验证损失骤升:机器学习训练中的异常诊断与解决方案 在机器学习模型训练过程中,“损失曲线” 是反映模型学习状态的核心指 ...
2025-09-19解析 DataHub 与 Kafka:数据生态中两类核心工具的差异与协同 在数字化转型加速的今天,企业对数据的需求已从 “存储” 转向 “ ...
2025-09-19CDA 数据分析师:让统计基本概念成为业务决策的底层逻辑 统计基本概念是商业数据分析的 “基础语言”—— 从描述数据分布的 “均 ...
2025-09-19CDA 数据分析师:表结构数据 “获取 - 加工 - 使用” 全流程的赋能者 表结构数据(如数据库表、Excel 表、CSV 文件)是企业数字 ...
2025-09-19SQL Server 中 CONVERT 函数的日期转换:从基础用法到实战优化 在 SQL Server 的数据处理中,日期格式转换是高频需求 —— 无论 ...
2025-09-18