python_copy

本文介绍Python中变量、对象和引用的概念,将对象分为可变和不可变两类。指出Python中对象赋值是引用,为避免副作用有拷贝机制,包括浅拷贝和深拷贝。阐述了浅拷贝只对父对象第一层拷贝,深拷贝内外元素都拷贝,还说明了二者区别和原理。

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首先,我们要明确以下概念:
  • 变量 是系统变量名表中的元素(可以想象成人的名字)

  • 对象 是计算机分配的一块内存,需要足够的空间去表示它的值(可以想象成真正的人)

  • 引用 是 自动形成的从变量到对象的 指针(给人对象取人名变量名)

在Python中,对象按照可变不可变分为可变对象和不可变对象:

可变对象 指 可以在原处修改,而不用创建新的对象(包括列表,字典,集合);
不可变对象指 不支持在原处修改,只能通过表达式创建新的对象,然后把结果分配给变量(包括 数字,字符串,元组)。

a = 3,这段代码的执行过程是这样:

  • 创建一个对象表示3
  • 创建一个变量a
  • 将变量与对象连接

拷贝:

在Python中对象的赋值其实就是对象的引用。当创建一个对象,把它赋值给另一个变量的时候,python并没有拷贝这个对象,只是拷贝了这个对象的引用而已。

在业务中有时我们需要复制一个对象,但是又不想对原对象产生副作用,那就不能通过赋值给新变量来解决了(赋值不是拷贝一个对象)。Python专门提供了一种拷贝机制,基于原对象创建一个含有相同值的对象。拷贝有copy模块提供。

拷贝分成浅拷贝和深拷贝。

浅拷贝包括:

  • 对列表切片拷贝L[:]
  • 调用对象的拷贝方法:list.copy() #注意:字典的copy方法是深拷贝
  • 调用copy.copy()

深拷贝:

  • 调用copy.deepcopy()
浅拷贝与深拷贝的区别

./拷贝的区别.png

即浅拷贝只会对父对象第一层进行拷贝,对于父对象的子对象并没有真正的拷贝。对于第一层的修改原始改变,自己不变,对于其他层,原始改变,自己也改变。

原理

浅拷贝:拷贝了最外围的对象本身,内部的元素都只是拷贝了一个引用而已。也就是,把对象复制一遍,但是该对象中引用的其他对象不复制。
深拷贝:外围和内部元素都进行了拷贝对象本身,而不是引用。也就是,把对象复制一遍,并且该对象中引用的其他对象也复制。换句话来说,深拷贝的对象和原始对象是完全不同的两个对象,只是内容/值相同而已。

### Python `__copy__` 方法的用法 在 Python 中,对象可以通过浅拷贝(shallow copy)或深拷贝(deep copy)来进行复制。对于自定义类的对象,默认情况下只支持浅拷贝操作。为了实现更复杂的复制行为,可以重载 `__copy__` 和 `__deepcopy__` 特殊方法。 #### 浅拷贝与深拷贝的区别 当执行浅拷贝时,创建的新对象会包含原始对象中所有子对象的引用而不是副本。而深拷贝则不仅复制顶层对象本身,还会递归地复制其内部所有的嵌套对象[^1]。 #### 使用 `copy.copy()` 进行浅拷贝 要调用某个对象的 `__copy__` 方法,通常不会直接访问该特殊名称的方法,而是借助于标准库中的 `copy` 模块所提供的接口函数: ```python import copy class MyClass: def __init__(self, name, items=None): self.name = name if items is None: items = [] self.items = items def add_item(self, item): self.items.append(item) original = MyClass('Original', ['item1']) copied = copy.copy(original) # 调用了MyClass.__copy__() 或者默认实现了浅拷贝逻辑 ``` 在这个例子中,如果没有特别定义 `__copy__` 方法,则上述代码将触发默认的行为——即仅复制顶级属性而不影响列表内的元素指向相同的内存地址。 #### 自定义 `__copy__` 行为 如果希望改变这种默认行为,可以在自己的类里显式提供一个 `__copy__` 实现: ```python from copy import copy class CustomCopyable: def __init__(self, data): self.data = data def __copy__(self): cls = self.__class__ result = cls.__new__(cls) result.__dict__.update(self.__dict__) return result obj = CustomCopyable([1, 2, 3]) clone = copy(obj) print(clone is obj) # False print(clone.data is obj.data)# True (因为这是个浅拷贝的例子) ``` 这里展示了如何覆盖 `__copy__` 来控制实例被复制后的状态初始化过程。需要注意的是,在这个简单的案例下,我们仍然得到的是原数据结构的一个新视图而非完全独立的数据集,这是因为这依然是基于浅拷贝机制的工作方式。
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