Python笔记3|参数传递

原创已于 2022-01-22 20:31:19 修改 · 848 阅读

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#python #开发语言 #后端

于 2022-01-22 15:12:40 首次发布

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本文深入探讨了Python中参数传递的机制，包括不可变对象和可变对象的引用传递方式及其实现原理。通过实例演示了如何理解参数传递过程中的内存变化。

Python参数传递

1.什么是参数的传递

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2.传递不可变对象的引用

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不可变对象：int、float、字符串、元组、布尔值。

2.1 传递不可变对象的引用的底层逻辑

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关键:把 $\color{red}{a}$ 的 $\color{orange}{id}$ 传给 $\color{purple}{n}$ , $\color{purple}{n}$ 也指向了 $\color{red}{a}$ 所指向的 int 对象,但由于 int 对象不可改变,因此执行n=n+2时,会创建一个新对象存储 “n+2” 的计算结果,再让 $\color{purple}{n}$ 指向这个新的计算结果对象。但原本 $\color{red}{a}$ 和 $\color{purple}{n}$ 共同指向的 int对象未改变,现在 $\color{purple}{n}$ 不指向原本的 int对象了,又由 $\color{red}{a}$ 单独指向 int对象。

2.1.1 传递不可变对象的底层步骤:

①栈中创建全局变量 $\color{red}{a}$ ,堆中创建了一个 $\color{orange}{value}$ 为 $\color{green}{100}$ 的 int对象。int对象 $\color{orange}{id}$ 给了全局变量 $\color{red}{a}$ , $\color{red}{a}$ 指向该列表对象。
在这里插入图片描述

②def f1(n):函数定义。
在这里插入图片描述
栈中产生全局变量 $\color{red}{f1}$ ,堆中产生函数对象,并将函数对象的 $\color{orange}{id}$ 给 $\color{red}{f1}$ 。
此时 $\color{red}{f1}$ 指向函数对象。参数 $\color{purple}{n}$ 尚未用到。

③f1(a)调用函数,传递参数 $\color{red}{a}$ —> $\color{purple}{n}$
在这里插入图片描述
栈中产生一个栈帧,在栈帧中产生局部变量 $\color{purple}{n}$ ,由于实参 $\color{red}{a}$ 传给了形参 $\color{purple}{n}$ ,此时局部变量 $\color{purple}{n}$ 也指向了 $\color{red}{a}$ 所指向的 int对象,此时 $\color{red}{a}$ 和 $\color{purple}{n}$ 共同指向 int对象。

④n=n+200计算结果并创建新对象保存结果,将 $\color{purple}{n}$ 指向新对象
在这里插入图片描述
由于 int对象是不可变对象,因此虽然 $\color{purple}{n}$ 此时直接指向了int对象也不能在int对象上直接修改。于是现在堆中新建一个 int对象,将n+200的计算结果保存到对象中作为 $\color{orange}{value}$ ,再让 $\color{purple}{n}$ 指向这个新对象。随后,又只有 $\color{red}{a}$ 指向原本的 int对象, $\color{purple}{n}$ 不再指向原本的 int对象而是指向了新对象,所以 $\color{purple}{n}$ 在函数中的操作就与原本的 int对象没有关系了。

简单测试:
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①test01()参数传递 $\color{red}{a}$ --> $\color{purple}{m}$
$\color{red}{a}$ 和 $\color{purple}{m}$ 共同指向元组对象。

②m[2][0] = 888修改元组对象的第三个子对象(即列表对象)的第一值为 $\color{green}{int(888)}$ 。
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最终, $\color{red}{a}$ 和 $\color{purple}{m}$ 共同指向的元组对象的第二个子对象(列表对象)的第一个元素被修改为 $\color{green}{int(888)}$ 。

3.传递可变对象的引用

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可变对象：列表、字典、自定义的其他可变对象。

3.1 传递可变对象的引用的底层逻辑

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关键:由于列表是可变对象，那么把 $\color{red}{b}$ 列表 $\color{orange}{id}$ 给了栈帧里的局部变量 $\color{blue}{m}$ ， $\color{blue}{m}$ 也指向了列表对象。
于是 $\color{blue}{m}$ 可以对列表进行直接操作。 $\color{blue}{m}$ 消失后，操作结果还在。

3.1.1 传递可变对象的底层步骤:

①栈中创建全局变量 $\color{red}{b}$ ,堆中创建了一个列表对象,包含 $\color{green}{10}$ 、 $\color{green}{20}$ 两个值。列表对象 $\color{orange}{id}$ 给了全局变量 $\color{red}{b}$ , $\color{red}{b}$ 指向该列表对象。
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②def f2(m):函数定义。

栈中产生全局变量 $\color{red}{f2}$ ,堆中产生函数对象,并将函数对象的 $\color{orange}{id}$ 给 $\color{red}{f2}$ 。
此时 $\color{red}{f2}$ 指向函数对象。参数 $\color{purple}{m}$ 尚未用到。

③f2(b)调用函数,传递参数 $\color{red}{b}$ —> $\color{purple}{m}$
在这里插入图片描述
栈中产生一个栈帧,在栈帧中产生局部变量 $\color{purple}{m}$ ,由于实参 $\color{red}{b}$ 传给了形参 $\color{purple}{m}$ ,此时局部变量 $\color{purple}{m}$ 也指向了 $\color{red}{b}$ 所指向的列表对象,此时 $\color{red}{b}$ 和 $\color{purple}{m}$ 共同指向列表对象。

④m.append(30)在列表对象中添加了一个新元素 $\color{green}{int(30)}$
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由于 $\color{purple}{m}$ 已经指向了列表对象,因此可以直接对列表对象进行操作。于是成功在 $\color{red}{b}$ 和 $\color{purple}{m}$ 共同指向的列表对象上添加了元素 $\color{green}{int(30)}$ 。
执行完函数后,栈内的栈帧消失,局部变量 $\color{purple}{m}$ 消失,此时又只有 $\color{red}{b}$ 指向列表对象。
在这里插入图片描述
此时栈堆情况:

$\color{red}{b}$ 指向的列表对象已经有了三个元素: $\color{green}{10}$ 、 $\color{green}{20}$ 、 $\color{green}{30}$ 。