面试题-python 浅拷贝和深拷贝（copy模块）

前言

面试的时候经常会问到深拷贝和浅拷贝，那么python的深拷贝和浅拷贝有什么区别呢？

思考题

先来看 2 个简单的案例, 对元素 a/aa 重新赋值一个新的变量 b/bb 后，改变原来 a/aa 的值，看会不会影响新的变量 b/bb 的值

# 1.str
a = "hello"
b = a
a = "world"
print('a: {}'.format(a))
print('b: {}'.format(b))

# 2.list
aa = [1, 2, 3]
bb = aa
aa.append(4)
print('aa: {}'.format(aa))
print('bb: {}'.format(bb))

运行结果

a: world
b: hello
aa: [1, 2, 3, 4]
bb: [1, 2, 3, 4]

这是个很有趣的事情，字符串重新赋值给b后，改变原来a的值，b不会跟着变。
但是list重新赋值给bb后，改变aa的值，bb的值也跟着变了。
这里有个知识点：在python中，都是将“对象的引用(内存地址)”赋值给变量的。其次，在python中有6个标准数据类型，他们分为可变和不可变两类。

可变和不可变对象

在python中有6个标准数据类型，他们分为可变和不可变两类。

• 不可变类型：Number（数字）String（字符串）Tuple（元组）
• 可变类型：List（列表）Dictionary（字典）Set（集合）

可变对象和不可变对象的内存地址可以通过id函数获取

• 可变对象：可变对象可以在其 id() 保持固定的情况下改变其取值；
• 不可变对象：具有固定值的对象。不可变对象包括数字、字符串和元组。这样的对象不能被改变。如果必须存储一个不同的值，则必须创建新的对象。
• id(object)： 函数用于获取对象的内存地址，函数返回对象的唯一标识符，标识符是一个整数。

字符串和数字都是不可变类型，不同变量赋值一样，通过id获取的内存地址是一样的

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a = "abc"
b = "abc"

print(id(a))
print(id(b))
print(a is b)

c = 100
d = 100
print(id(c))
print(id(d))
print(c is d)

运行结果

1557212603592
1557212603592
True
1561032832
1561032832
True

list、dict 和 set集合是可变类型，虽然值一样，但是id获取的内存地址不一样

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a = {"key": "123"}
b = {"key": "123"}

print(id(a))
print(id(b))
print(a is b)
print(a == b)

c = [1, 2, 3]
d = [1, 2, 3]
print(id(c))
print(id(d))
print(c is d)
print(c == d)

运行结果

1638920310144
1638920310216
False
True
1638921292360
1638921292680
False
True

现在知道了id函数获取内存地址，我们说的深拷贝和浅拷贝是针对可变对象:list、dict 和 set集合

copy模块

python 中的深拷贝和浅拷贝使用 copy 模块

浅拷贝 A shallow copy constructs a new compound object and then (to the extent possible) inserts references into it to the objects found in the original.

上面这段话是官方文档上的描述，有2个含义：

• 1.浅拷贝会创建一个新的容器对象(compound object)
• 2.对于对象中的元素，浅拷贝就只会使用原始元素的引用（内存地址）

常见的浅拷贝操作有：

• 使用切片操作[:]
• 使用工厂函数（如list/dict/set）
• copy模块的copy()方法

深拷贝 A deep copy constructs a new compound object and then, recursively, inserts copies into it of the objects found in the original.

上面这段话是官方文档上的描述，也是有2个含义：

• 1.深拷贝和浅拷贝一样，都会创建一个新的容器对象(compound object)
• 2.和浅拷贝的不同点在于，深拷贝对于对象中的元素，深拷贝都会重新生成一个新的对象

浅拷贝

浅拷贝使用 copy 模块的 copy 方法

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import copy


a = [1, "hello", [2, 3], {"key": "123"}]

b = copy.copy(a)

print(id(a))    # 外面容器拷贝了，所以a和b的id不一样
print(id(b))

# a和b容器里面的元素对象id
print(id(a[2]))
print(id(b[2]))

运行结果

1340977220424
1340977221576
1340977220168
1340977220168

浅拷贝是拷贝了list外面一层的， 创建一个新的容器对象(compound object)，所以a和b的id是不一样的
对于容器里面的元素对象，浅拷贝就只会使用原始元素的引用（内存地址），所以可以看到子元素的内存地址还是一样的

如果改变a里面的不可变对象数字和字符串，此时a和b的值就不一样了，但是b的后面没改变的元素还是指向a

# 改变a的 数字和字符串对象
a[0] = 2

# a 和b 的值不一样了
print(a)
print(b)

# 但是后面的元素还是指的a
print(id(a[2]))
print(id(b[2]))

运行结果

[2, 'hello', [2, 3], {'key': '123'}]
[1, 'hello', [2, 3], {'key': '123'}]
2488134044232
2488134044232

如果改变a里面的可变对象， 把[2, 3]里面的3改成 [2, 4]

# 改变a的 可变对象 [2, 4]
a[2][1] = 4

print(a)
print(b)

print(id(a[2]))
print(id(b[2]))

运行结果

[1, 'hello', [2, 4], {'key': '123'}]
[1, 'hello', [2, 4], {'key': '123'}]
2385125673544
2385125673544

此时b会随着a的改变而改变，这就是浅拷贝了

深拷贝

浅拷贝使用 copy 模块的 deepcopy 方法

import copy
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a = [1, "hello", [2, 3], {"key": "123"}]

b = copy.deepcopy(a)

print(id(a))    # 外面容器拷贝了，所以a和b的id不一样
print(id(b))

# a和b容器里面的元素对象id
print(id(a[2]))
print(id(b[2]))

# 改变a的 可变对象 [2, 4]
a[2][1] = 4

print(a)
print(b)

print(id(a[2]))
print(id(b[2]))

深拷贝和浅拷贝的不同点在于，深拷贝对于对象中的元素，深拷贝都会重新生成一个新的对象。
所以不管a怎么变，都不会影响b的值

赋值

赋值跟浅拷贝 深拷贝是有区别的，可以看下面的示例

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a = [1, "hello", [2, 3], {"key": "123"}]

b = a
print(id(a))
print(id(b))

# a和b容器里面的元素对象id
print(id(a[2]))
print(id(b[2]))

a[0] = 2
print(a)
print(b)

运行结果

1992198687560
1992198687560
1992198687304
1992198687304
[2, 'hello', [2, 3], {'key': '123'}]
[2, 'hello', [2, 3], {'key': '123'}]

赋值语句并没有生成新的容器，跟浅拷贝的区别在于外面的容器也是指向的a的内存地址，并没有生成新的容器

参考博客资料https://www.nowcoder.com/discuss/203654?type=2&order=0&pos=1232&page=0
参考博客资料https://copyfuture.com/blogs-details/2020031720252559878eggumgw4iaj7c