變量是編程的基礎概念,Python 的變量也看似很簡單,但是如果理解不當,生搬硬套,可能會遇到一些麻煩。
下面用 10 個代碼示例展示 Python 的 變量 本質。不過還要注意:不管你是想學Python還是想找python高薪工作,記住:項目實戰永遠是核心,如果你沒有Python入門到高級實戰視頻教程,可以關注我,後臺私信我 ‘py’ 自動獲取最新python教程資料!還有老司機解答哦!
1. 只是個名字
當 a 出現在賦值語句的左側時,它僅僅代表一個 名字:
<code>a = 1024
a = 'davycloud'
a = ['點贊', '關注', '收藏']
複製代碼/<code>
賦值完成後,這個名字和右側的對象就 綁定 在一起了。在這個過程中,
- a 是否已經綁定了其它對象完全不用考慮,也就是說,不管前面 a 綁定了什麼,或者什麼也沒有綁定,它都是個名字。
- 只要名字是合法的,它可以綁定到任意的對象,完全不用考慮對象的類型
2. 對象的引用
綁定了對象的名字,也就是我們常說的 變量,當它出現在賦值語句的右側時,它代表了 對象的引用:
<code>a = []
b = a
複製代碼/<code>
當把 a 賦給 b 的時候,a 代表的是列表對象的引用,也就是說:
- 列表對象本體不受影響
- 並不會複製出一個新的列表
- a 和 b 在這之後都是這同一個列表的引用
因為列表是可變對象,所以可以通過 a 和 b 任意一個變量改變對象,兩者同時都會反映出對象的變化:
<code>a.append(1) # a = [1], b = [1]
b.append(2) # a = [1, 2], b = [1, 2]
複製代碼/<code>
“
可變對象下面會再次討論
3. 先右 後左
把多個賦值語句連在一起時,處理的順序是從右往左:
<code>a = b = []
複製代碼/<code>
這裡 b 首先是充當名字,綁定到一個列表對象;然後又充當對象的引用,賦給另一個名字 a,也就是說,上面的語句等價於:
<code># 寫法1
b = []
a = b
複製代碼/<code>
它和下面的賦值方式有著截然不同的後果:
<code># 寫法2
b = []
a = []
複製代碼/<code>
在這裡,兩個變量分別綁定了兩個不同的列表,它們之間互相併無關聯。
但是這裡有個有趣的地方,如果我們把 [] 換成一個整數 1 或者字符串,那麼 寫法 1 和 寫法 2 兩種賦值方式在結果上就並無不同。
4. 變化取決於對象
繼續上面的例子,兩個名字綁定到同一個列表,操作其中一個,另一個就受到影響:
<code>b = []
a = b
a.append(1)
複製代碼/<code>
這是因為列表是一個 可變對象。而如果把列表換成數字或者字符串:
<code>b = 'davy'
a = b
a += 'cloud'
複製代碼/<code>
對 a 的自增操作並不會影響到 b。先給出自增操作的等價形式:
<code>a = a + 'cloud'
複製代碼/<code>
可見,這仍然是一次賦值而已。利用前面的結論:
- 右邊的 a 代表對象的引用,即 'davy',它和 'cloud' 加起來生成一個新的對象
- 左邊的 a 是一個名字,它再次和新對象,即 'davycloud' 綁定在一起
也就是說,這中間總共產生了 3 個字符串對象。
我們仔細觀察不難看出,當我們想要 改變對象的時候,必須通過的是對象提供的接口(對於列表來說,就是 append 方法,或者下標操作,對於其它對象,可以是改變它的屬性),而 不可能通過重新賦值改變對象 。
賦值只是名字的綁定,再次強調。
這裡我們還能得到另外一個結論:
不可變對象被多次引用/綁定不會產生副作用。比如說:
<code># a, b 綁定到同一個對象
a = b = 'davy'
# a, b 分別綁定到一個對象
a = 'davy'
b = 'davy'
複製代碼/<code>
在上面的示例中,兩種綁定的語法含義是不同的,但是,因為字符串是不可變的,也就是說,即使 a 和 b 綁定到同一個字符串,它們也不會互相影響。既然這樣,那麼又何必在內存中重複創建兩個一模一樣的的 davy 字符串出來呢。不如直接複用好了,可以節省一點內存:
<code>>>> a = 'davy'
>>> b = 'davy'
>>> a is b
True
複製代碼/<code>
再次但是,這種優化並不是全局的,也就是說,並不是只要是相同的字符串就一定是唯一的對象:
<code>>>> a += 'cloud'
>>> b += 'cloud'
>>> a is b
False
>>> a
'davycloud'
>>> b
'davycloud'
>>> a == b
True
複製代碼/<code>
所以呢,大家知道有這種情況就好,對於不可變對象都要使用 == 去比較,而不要用 is,因為它可能會產生時而正確時而錯誤的詭異結果。
5. 瞬間交換的秘密
當一個賦值語句中右側出現了多個對象,或者多個對象的引用,它們會自動打包成一個元組。
在賦值語句的左邊,需要有相同數量的名字供解包:
<code>a = [1024]
b = 'davycloud'
a, b = b, a
複製代碼/<code>
這個例子中,綜合利用前 3 個規則:
- 先右後左
- 變量是對象的引用
- 左側是名字
不難得出一個結論,這裡兩個名字交換了對象的引用,對象本體並沒有移動。
6. 都是名字的錯
a 沒有賦值,直接地運行結果:
<code>>>> print(a)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined
複製代碼/<module>/<stdin>/<code>
這裡看似很好解釋,變量 a 沒有定義嘛!加一行賦值語句不就行了。
但是:
- 這裡報的錯誤是 NameError: name 'a' is not defined,名字未定義錯誤,並不是變量未定義
- 仔細想想,這個 a 到底是什麼呢?數字?字符串?函數?類?模塊?
7. 我們都是變量
接上一個例子:
<code>a = 1
def a():
pass
class a():
pass
import sys as a
複製代碼/<code>
不僅是賦值,定義函數,定義類,導入模塊或模塊中的對象,都是在綁定名字。
定義函數是把一個名字綁定到一個函數對象,定義類是把名字綁定到一個類對象,導入一個模塊就是把一個名字綁定到一個模塊對象。
Python 中一切皆對象,所以,它們都是變量。
8. 傳參也不過是命名
既然說到了函數,那就繼續來看函數的傳參:
<code>def func(x):
return x
複製代碼/<code>
這個函數毫無用處,但是正好用來解釋參數的傳入和傳出。
<code>a = func(1024)
b = func(a)
複製代碼/<code>
函數中的參數 x 其實也是一個名字,只是它的 作用域 是限定在 func 函數的內部。
給函數傳參就如同是賦值,給這個內部名字綁定一個對象,而出參就好似出現在賦值右側的變量,就是傳出來一個對象引用:
<code># 偽代碼
func(1024):
x = 1024
a = x
複製代碼/<code>
“
關於變量的作用域這裡點到為止,有機會再詳細討論。
注意,上面的規則對所有的對象類型都是一樣的,無論是可變對象還是不可變對象。
根據前面的分析,很容易得出結論:
- 如果參數/返回是不可變對象,那麼它是不會產生副作用的
- 如果參數/返回是可變對象,那麼函數內部對它的操作都會影響其它綁定到這個對象上的變量
因此,對於可變對象的傳參需要格外謹慎。特別地,函數的默認參數不要使用可變對象。
因為默認參數的綁定是在函數定義階段發生的:
<code>def get_people(people=[]):
return people
複製代碼/<code>
在調用 get_people 時,除非給 people 指定一個參數,否則它綁定的總是在函數定義時刻產生的那個列表。而我們的本意可能是,如果默認沒有參數,就生成一個空列表。
一個常規的做法是,在函數內部新建對象:
<code>def get_people(people=None):
if people is None:
people = []
return people
複製代碼/<code>
9. 刪不掉的對象
Python 提供了 del 關鍵字可以用來
刪除
變量,然而實際上這個操作的後果只是把變量名字和對象解綁,然後刪掉這個名字。刪掉的名字如果再訪問,會觸發 NameError,就好像它從來沒存在過一樣。
而對象呢,它們只是減少了一個引用:
<code>a = [1, 2, 3]
b = a
del a # 完全不會影響到 b
複製代碼/<code>
一個對象有多個變量引用到的情況下不會被清理很好理解,其實即使當前沒有任何名字綁定到這個對象,這個對象也不會立即刪除掉:
<code>>>> a = []
>>> id(a)
2292904305736
>>> del a
>>> a
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined
>>> b = []
>>> id(b)
2292904305736
複製代碼/<module>/<stdin>/<code>
總而言之,del 的含義就是 解綁,別指望它刪除對象。
“
對象的引用計數和銷燬是 Python 內部維護的,一般情況下我們無需關心。有興趣的可以查閱 Python 的垃圾回收相關內容。
10. 淺拷貝?零拷貝!
終極例子:
<code>a = [[]] * 3
a[0].append(1)
print(a) # [[1], [1], [1]]
複製代碼/<code>
這裡迷惑性比較強,因為用到了列表的 * 操作。當對一個列表乘法操作時,一般的理解是對其中的元素進行 複製(copy)。
看到 copy 很容易又會提起所謂的 淺拷貝 和 深拷貝,這裡顯然不是深拷貝,那麼想當然的很容易理解為是淺拷貝,錯!
這裡不過又是一次隱形的賦值,讓我們把它展開:
<code>x = []
y = [x]
a = [x, x, x] # a = y * 3 的等價寫法
a[0].append(1)
print(a)
複製代碼/<code>
最重要的就是第 3 行代碼:
- y * 3 是要把 y 中的元素複製 3 份
- 現在這個元素就是 x,
- 那麼就讓 x 重複出現 3 次吧
- 實際的效果就是 [x, x, x],
x 是對象的引用,所以我們只是把對象的引用複製了 3 份,對象本體完全沒有觸及。
那麼如果要真正複製這個列表應該怎麼做呢?利用到系統提供的淺拷貝函數,或者是利用 切片:
<code># 列表內置的 copy 方法
a = [x.copy() for i in range(3)]
# 利用切片
a = [x[:] for i in range(3)]
# 利用 copy 標準庫
from copy import copy
a = [copy(x) for i in range(3)]
複製代碼/<code>
前面兩種方法是列表對象自帶的接口,而 copy 模塊則更加通用。
小結
- 變量指的是名字綁定了對象
- 綁定時,變量就是名字
- 使用時,變量代表對象的引用
- 變量改變的只有綁定關係
- 想要改變/複製對象,需要看對象有沒有提供方法
最後注意:不管你是想學Python還是想找python高薪工作,記住:項目實戰永遠是核心,如果你沒有Python入門到高級實戰視頻教程,可以關注我,後臺私信我 ‘py’ 自動獲取最新python教程資料!還有老司機解答哦!
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