【基础篇】Python可变对象与不可变对象

本文作者：孙一博，中南财经政法大学金融学院

本文编辑：张   猛

技术总编：王子一

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前言

在Python中，我们都有听过“一切皆为对象，一切皆为对象的引用”。每个对象都有各自的编号、类型和值。一个对象被创建后，它的编号就绝不会改变，可以将其理解为该对象在内存中的地址。使用 id( ) 函数能返回一个代表其编号的整型数,也就是它的内存地址。

日常使用中，可变对象包含字典（dict）、列表（list）等，在ID不变的情况下，可以改变对象的值。不可变对象包含整型（int）、浮点型（float）、字符串型（string）和元组（tuple）等，对象的值一旦改变，其ID也改变。

下面我们分别以列表（list）和元组（tuple）为例，直观呈现可变对象与不可变对象的区别。

一、可变对象

list_1=[10,20,30,40]
id(list_1)     #输出list_1的内存地址

输出结果：

list_1.append([80,90,100])     #在原列表尾部增加一个子列表
id(list_1)      #输出list_1的内存地址，ID保持不变

输出结果：

以列表为例，将子列表[80,90,100]合并到原列表后，列表值发生变化，但其内存地址ID保持不变。这是由于列表是可变对象，允许在其指向的内存空间就地修改元素，而不生成一个新的对象。

二、不可变对象

tuple_1=('a','b','c','d')
id(tuple_1)
#输出tuple_1的内存地址，ID发生变化

输出结果：

tuple_1+=('x','y')     #在元组内加入新的元素
id(tuple_1)

输出结果：

将元素x、y加入元组后，元组的ID在前后发生变化。这是由于元组本身不可变，在进行“+=”运算符操作时，将创建一个新元组，然后重新绑定给对象tuple_1，相当于执行“tuple_1=tuple_1+('x','y')，前后并不是同一个对象。

三、相对不可变性的说明

我们所说的可变对象与不可变对象是针对对象的值而言。一个不可变容器对象如果包含对可变对象的引用，当后者的值改变时，前者的值也会改变；但是该容器仍属于不可变对象，因为它所包含的对象集是不会改变的。因此，不可变并不严格等同于值不能改变，即是相对不可变。

以元组为例，对它来说更确切的定义是相对不可变性。与大多数python集合（列表、字典、集，等等）一样，元组保存的是对象的引用。如果引用的元素是可变的，即便元组本身不可变，元素依然可变。也就是说，元组的不可变性实质上是指tuple数据结构的物理内容（即保存的引用）不可变，与引用的对象无关。

下面先来看一段程序：

tuple_2=(5,10,15,20,[7,8,9])
id(tuple_2)

得到结果：

id(tuple_2[-1])     #输出最后一个元素的内存地址

得到结果：

tuple_2[-1][1]='abc'     #改变最后一个元素的值
print(tuple_2)
id(tuple_2)     #输出改变后元组的内存地址，ID未发生变化

得到结果：

如上，元组tuple_2的最后一个元素tuple_2[-1]引用的是可变列表对象，我们直接改变这一元素的值，也使得整个元组tuple_2的值发生变化。但由于该可变列表元素的标识ID不变，元组的ID也不改变，相当于就地修改了元组中特定元素的值。

接下来，进一步尝试修改元组本身的数据结构，在其后面增加新的元素。此时，元组tuple_2的ID发生变化，表示内存中新生成了一个对象，其值为“tuple_2=tuple_2+(10,20)”。若没有其他变量名或对象引用的话，原对象占用的内存空间将被回收。

tuple_2+=(10,20)    #在元组内增加新的元素
print(tuple_2)
id(tuple_2)     #输出元组的内存地址，ID发生变化

得到结果：

总之，概括上述过程就是：对于python中的不可变对象，如果改变了变量的值，相当于是新建了一个对象；对于可变对象，如果对变量进行append、“+=”等一类的操作后，只是改变了变量的值，而不会新建一个对象，变量引用的对象的地址也不会变化。

END

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