python对象引用可变性和垃圾回收

对象引用和可变性

变量不是盒子，而是‘便利贴’

>>> a = [1,2,3]>>> b = a>>> a.append(5)>>> a[1, 2, 3, 5]>>> b[1, 2, 3, 5]

变量的赋值方式：比如x = 2是将一个变量s分配给一个对象比如整数2。而不是把整数对象2分配给变量s

>>> c = {'name':'yang','born':1997}>>> a = c  #a为c的一个别名。他们俩同时指向一个对象，'=='和'is'运算符证明这一点>>> a == cTrue>>> a is cTrue>>> id(a),id(c)(139644203394464, 139644203394464)>>> a['name'] = 'yyy'  #用a修改内容>>> c   #c也会被修改，因为它们俩指向的是一个对象{'name': 'yyy', 'born': 1997}>>> d = {'name': 'yyy', 'born': 1997} #新建一个d对象，与a和c的值一样>>> d == a  # '=='运算符比较值是否相等True>>> d is a  #'is'运算符比较对象的标识是否相等，就是比较id()是否相等。d是新建的对象很明显不会相等False>>> id(d), id(a)(139644203394536, 139644203394464)

每个变量都有标识、类型和值。对象一旦创建，他的标识绝不会变；你可以把标识理解为对象在内存中的地址。is运算符比较两个对象的标识；id()函数返回对象标识的整数表示。

元组的不可变性

#元组的不可变性其实是指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。比如元组里引用了一个可变对象列表，不能改变这个引用让他变成其他字典或整数对象，但是可以修改这个可变对象的值。>>> t1 = (1, 2, [3, 4])>>> t2 = (1, 2, [3, 4])>>> id(t1),id(t2)(139644201933272, 139644201953896)>>> t1 == t2  #值相等True>>> t1 is t2  #标识不相等，两个除了值相等其他完全不相关的变量False>>> t1[-1].append(5)  #可以对元组内的列表元组进行添加操作>>> t1 == t2  #此时他们俩的值不相等了False

不显式的使用copy模块的deepcopy函数深复制时，都默认为浅复制

浅复制复制了最外层的容器，副本中的元素是原容器中元素的引用

>>> a = [1, 2, [3, 4]]>>> c = a[:]>>>a == cTrue>>> a is c  #容器不一样，但是里元素的引用一样False>>> r = (1, 2, [4,5])  #对元组或其他不可变类型对象浅复制返回的是同一个对象的引用。类似于rr = r>>> rr = r[:]>>> rr is rTrue#浅复制后母本和副本内的元素都互为对方的标识，也就是都指向同一个对象。如果对母本或副本中的可变元素操作，因为两个引用是同一个对象，所以会影响到另一个母本或副本。但是，比如在副本中对不可变元素操作会生成一个新的对象引用，就和母本中的不可变元素不是同一个引用了，就不会影响到母本。#下面是示例：>>> l1 = [3, [66,55,44], (7, 8, 9)]>>> l2 = list(l1)  #对列表l1浅复制，赋值给l1>>> l1.append(100)  #l1添加一个新元素100>>> l2[3, [66, 55, 44], (7, 8, 9)]  #l2中没有添加>>> l1[3, [66, 55, 44], (7, 8, 9), 100]  #l1中添加成功>>> l1[1].remove(55)  #将l1[1]这个列表中的55元素删除>>> l1[3, [66, 44], (7, 8, 9), 100]>>> l2[3, [66, 44], (7, 8, 9)] #对l2也有影响，因为l2[1]这个列表和l1[1]的列表时同一个，他们两个互相时对方的别名，都指向同一个列表元素>>> l2[1] += [1,1,1] #l2[1]就地修改列表>>> l2[3, [66, 44, 1, 1, 1], (7, 8, 9)]>>> l1[3, [66, 44, 1, 1, 1], (7, 8, 9), 100] #l1[1]也被修改，因为这是同一个对象>>> l1[2] is l2[2] #此时l1[2]和l2[2]这两个元组是同一个对象True>>> l2[2] += (1,1,1)  #对l2[2]这个元组添加(1,1,1)。因为元组是不可变元素，这个赋值操作不能就地添加，相当于l2[2] = l2[2]+(1,1,1)，这里创建了一个新元组。>>> l1[2] is l2[2] #此时l1[2]和l2[2]这两个元素不再是同一个对象False>>> l2[3, [66, 44, 1, 1, 1], (7, 8, 9, 1, 1, 1)]>>> l1[3, [66, 44, 1, 1, 1], (7, 8, 9), 100] #所以这个修改并没有对l1起作用>>> l2[1] is l1[1] #可变对象就地修改，再改还是引用的同一个对象True>>> l1[0] is l2[0]True

深复制

#定义一个类来测试class Bus:    def __init__(self, p=None):        if p is None:            p = []        else:            self.p = list(p)    def pick(self, name):        self.p.append(name)    def drop(self, name):        self.p.remove(name)>>> from bus import *>>> bus1 = Bus(['a', 'b', 'cc'])>>> bus1<bus.Bus object at 0x7fb47e6ccba8>>>> bus1.p['a', 'b', 'cc']>>> bus2 = copy.copy(bus1)   #浅复制bus1>>> bus3 = copy.deepcopy(bus1)  #深复制bus1#到此 创建了三个bus实例>>> bus1.drop('a')  #bus1的p列表中删除一个元素>>> bus2<bus.Bus object at 0x7fb47e6cc7b8>>>> bus2.p  #bus2的p列表中也没有这个元素了，浅复制共享一个列表对象['b', 'cc']>>> bus3.p  #深复制不会共享列表，所以不会修改['a', 'b', 'cc']>>> bus1.p is bus2.pTrue>>> bus1.p is bus3.pFalse

函数的可变参数

#函数可能会修改接收到的任何可变对象>>> def f(a, b):...     a += b...     print(id(a))...     return a>>> x = [1,1]>>> id(x)139901112369928>>> y = [2, 2]>>> f(x, y) #函数的形参获得各个实参的副本，也就是说，函数内部的形参是实参的别名139901112369928  [1, 1, 2, 2]>>> x[1, 1, 2, 2]>>> x = 1  #当实参为不可变类型时>>> y = 2>>> id(x)10910400>>> f(x, y) # a += b相当于重新创建了一个a对象，上面的浅复制讲的很清楚了109104643

函数的默认值是可变参数时

class Bus:    def __init__(self, p=[]):        self.p = p    def pick(self, name):        self.p.append(name)    def drop(self, name):        self.p.remove(name)        >>> from bus import *>>> bus1 = Bus(['a', 'b'])>>> bus2 = Bus()>>> bus3 = Bus()  #创建三个实例，bus3和bus3使用默认值>>> bus1.pick('c')  #bus1添加新元素>>> bus1.p,bus2.p,bus3.p  #只有bus1变了(['a', 'b', 'c'], [], [])>>> bus2.pick('e')  #bus2添加新元素>>> bus1.p,bus2.p,bus3.p  #bus2和bus3都变了(['a', 'b', 'c'], ['e'], ['e'])>>> Bus.__init__.__defaults__ #这时Bus类的defaults属性已经变了(['e'],)

上面很明显的说明了：bus2和bus3使用了参数默认值(列表对象)。默认值一是在模块加载时计算，self.p变成了p参数默认值的别名。就是说不管多少个实例，只要使用的是默认值(列表对象)，那么所有实例和Bus类共享这一个列表。

函数的默认值是可变参数时的解决办法

#错误的方法class Bus:    def __init__(self, p=None):        if p is None:            self.p = []        else:            self.p = p #self.p为p的别名，他们俩都指向同一个对象。    def pick(self, name):        self.p.append(name)    def drop(self, name):        self.p.remove(name)>>> from bus import *>>> i = ['a', 'b', 'c']>>> b = Bus(i)>>> b.drop('a')  # b实例调用他的drop方法删除'a'的时候把i列表中的'a'也删了>>> b.p['b', 'c']>>> i['b', 'c']#正确方法class Bus:    def __init__(self, p=None):        if p is None:            self.p = []        else:            self.p = list(p) #这时self.p是对p的一个浅复制，self.p和p指向不同对象，但是容器里面的元素还是相同的引用，如果元素为可变类型，那么还是会出现问题    def pick(self, name):        self.p.append(name)    def drop(self, name):        self.p.remove(name)>>> from bus import *>>> i = ['a', 'b', 'c']>>> b = Bus(i)>>> b.drop('a')  # b实例删除'a'后i列表并没有受到影响>>> i['a', 'b', 'c']>>> i = ['a', 'b', [1,2]]  #如果参数内元素是可变类型还是有影响>>> b = Bus(i)>>> b.p[2].pop()  # b实例删除列表内的一个列表中的元素2>>> i  # i列表也受到影响['a', 'b', [1]]

总结：浅复制复制的是最外层的容器，里面的元素还是原容器中元素的引用，也就是修改里面的可变元素两个容器都会受到影响。深复制相当于重新创建了一个对象，里面的元素和原容器一点关系都没有。

垃圾回收

在cpython中，垃圾回收的主要算法是引用计数。每个对象都会统计有多少引用指向自己。当计数归零时对象就立即被销毁。当然python还有其他更复杂的垃圾回收算法，而且不依赖引用计数。

>>> import weakref>>> s1 = {1,2,3}>>> s2 = s1  #s2 is s1。指向同一个集合>>> def a():...     print('aaa')>>> end = weakref.finalize(s1, a)  # weakref是一个弱引用包。这里在s1引用对象上注册a回调>>> end<finalize object at 0x7faa0a5fa3b0; for 'set' at 0x7faa0a3e6048>>>> del s1>>> end.alive  #对象还没有被销毁True>>> s2 = 2  # 让s2指向其他对象，此时没有对那个集合的引用。对象被销毁执行回调函数输出'aaa'aaa