Python 中的可變和不可變對象

一、文字描述可變和不可變對象

• 在 Python 中，一切皆為對象
• Python 中不存在值傳遞，一切傳遞的都是對象的引用，也可以認為是傳址
  

1、可變與不可變對象歸類

• 不可變對象：字符串、元組、數字（int、float）
• 可變對象：數組、字典、集合
  

2、可變與可變對象的區別

• 可變對象：改變對象內容，對象在內存中的地址不會被改變
• 不可變對象：改變對象內容，對象在內存中的地址會被改變；如果必須存儲一個不同的值，則必須創建新的對象
  

3、不可變對象的應用場景

它們在需要常量哈希值的地方起著重要作用，例如作為字典中的鍵

從內存角度出發說下有什么區別？

不可變對象：

• Python 中的變量有一個內存空間
• 具體的數據（對象）也有一個內存空間
• 而變量保存（指向）的是存儲數據（對象）的內存地址，一般也叫對象引用
• 不可變對象是指對象內容本身不可變
• 變的是：改變了值，會創建新對象，然后變量改變了對象引用，指向了新對象，舊對象會被垃圾回收
  

可變對象：

變的是：原來對象的內容，不會創建新對象，而變量也還是指向原對象

二、代碼角度區別

1、不可變對象-整型

a = 123
b = a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a += 2

print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)


# 輸出結果
4473956912
4473956912
123 123
4473956976
4473956912
125 123

• 從前兩次打印可以看到，a、b 變量保存的內存地址是同一個，他們們都保存了 123 的內存地址（123 對象的引用）
• 預期情況：在 a 做了加法賦值運算之后，既然他們一開始都是指向同一個內存地址，按道理修改 123 后，他們也應該仍然指向同一個內存地址呀，但是并沒有！
• 實際情況：a 指向了新的內存地址，而 b 仍然指向舊的內存地址，所以他們的值也不一樣
  

可以看看下面的圖

首先，這是一個內存區域

原理：

• 因為數字（int、float） 是不可變對象，所以不能在 123 的內存地址上直接修改數據
• 加法賦值，實際上是將原來的 123 復制了一份到新的內存地址，然后再做加法，得到一個新的值 125，最后 a 再指向新的內存地址
  

2、不可變對象-字符串

a = "test"
b = a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a += "123"

print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)


# 輸出結果
4455345392
4455345392
test test
4455818288
4455345392
test123 test

3、不可變對象-元組

a = (1, 2, 3)
b = a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a = a + a
print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)


# 輸出結果
4455410240
4455410240
(1, 2, 3) (1, 2, 3)
4455359200
4455410240
(1, 2, 3, 1, 2, 3) (1, 2, 3)

4、可變對象列表

# 列表
a = [1, 2, 3]
b = a

print(id(a))
print(id(b))
print(a, b)

a += [4, 5, 6]

print(a, b)
print(id(a))
print(id(b))


# 輸出結果
4327665856
4327665856
[1, 2, 3, 4, 5, 6] [1, 2, 3, 4, 5, 6]
4327665856
4327665856

能看到 a 變量修改值之后，b 的值也隨之修改了

可以看看下面的圖

• 因為 list 是不可變對象，所以并不會將原來的值復制到新的內存地址再改變，而是直接在原來的內存地址上修改數據
• 因為 a、b 都是指向原來的內存地址的，所以 a、b 變量保存的內存地址是一致的（對象引用是一致的），當然值也是一樣的啦
  

三、Python 函數的參數傳遞

這里先提前講下函數的入門，因為參數傳遞是個挺重要的點

概念：

• 開頭有講到，Python 的一切傳遞都是對象的引用，函數參數傳遞也不例外
• 當傳遞給函數的是一個變量，實際上傳遞的是變量保存的對象引用（變量指向的內存地址）
• 在函數內部修改變量時，會根據變量指向的內存地址，去修改對應的值才對，事實真是如此嗎
  

1、參數傳遞不可變對象

# 函數
def test_no_define(age, name):
    age = 123
    name = "poloyy"
    print(age, name)


age = 1
name = "yy"
print(age, name)

test_no_define(age, name)
print(age, name)


# 輸出結果
1 yy
123 poloyy
1 yy
 

2、參數傳遞可變對象

# 函數
def test_define(dicts, sets):
    dicts['age'] = 24
    sets.pop()
    print(dicts, sets)


dicts = {"age": 123}
sets = {1, 2}
print(dicts, sets)

test_define(dicts, sets)
print(dicts, sets)


# 輸出結果
1 yy
{'age': 123} {1, 2}
{'age': 24} {2}
{'age': 24} {2}

總結：

• 當函數參數傳遞的變量是不可變對象的時候，函數內改變變量值，函數外的變量不會隨之改變
• 當函數參數傳遞的變量是可變對象的時候，函數內改變變量值，函數外的變量會隨之改變

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