Python参数传递机制详解:传值、传址与对象引用
本文深入解析Python中的参数传递机制,澄清传值与传址的概念。Python采用“传对象引用”策略,根据参数是可变(如列表、字典)还是不可变(如数字、元组)对象,表现出类似传址或传值的行为。文章通过id函数、copy与deepcopy示例,详细演示内存地址变化及拷贝深度差异,帮助开发者准确理解变量引用与内存分配逻辑。
1. 传值与传址的区别
传值是指将参数的具体数值副本传入函数,而传址则是将参数在内存中的地址(即指针)传入。两者的核心区别在于:若函数内部对传入参数重新赋值,函数外部的全局变量是否随之改变。采用传值方式时,函数外部的变量保持不变;采用传址方式时,函数外部的变量会相应发生变化。
def a(n): n[2] = 100 print(n) return None def b(n): n += 100 print(n) return None an = [1,2,3,4,5] bn = 10 print(an) a(an) print(an) print(bn) b(bn) print(bn) [1, 2, 3, 4, 5] [1, 2, 100, 4, 5] [1, 2, 100, 4, 5] 10 110 10
以上述代码为例,an是一个列表(list),将其作为实参传入函数a中,函数a对其第三个元素进行了修改。当函数a执行结束后再次打印an,发现其中的元素确实发生了变化,这体现了传址操作的特征。bn代表一个整数,将其传入函数b并进行修改,函数b执行结束后再次打印bn,发现其值未变,这体现了传值操作的特征。
2. Python中传值与传址的规律
Python不允许程序员显式选择采用传值还是传址。Python参数传递采用的是“传对象引用”(Pass Object Reference)的方式,实际上,这种方式相当于传值和传址的一种综合体现。
如果函数接收到的是一个可变对象(例如字典或列表)的引用,就能修改该对象的原始值——这相当于传址。如果函数接收到的是一个不可变对象(例如数字、字符串或元组)的引用,就不能直接修改原始对象——这相当于传值。因此,Python中传值和传址的行为取决于传入参数的类型。
传值的参数类型包括:数字、字符串、元组。
传址的参数类型包括:列表、字典。
3. 内置函数id
内置函数id用于显示变量或数据在内存中的地址,有时可用于检测所使用的对象是否为同一个,从而帮助区分传值与传址操作。
但是id在有些情况下比较特殊,注意下面的例子。
a = 100 b = 200 print(id(a)) print(id(b)) c = a print(id(c)) print(a is c) a += 300 print(a) print(c) print(a is c) print(id(a)) print(id(c)) 1549495552 1549498752 1549495552 True 400 100 False 93638128 1549495552
为了提高内存利用效率,对于一些简单的对象,如一些数值较小的int对象,Python采取重用对象内存的办法。例如指向a=100,c=100时,由于100作为简单的int类型且数值小,Python不会两次为其分配内存,而是只分配一次,然后将a与c同时指向已分配的对象。但是当a的值发生变化时,会单独为a重新分配一个新的内存。
4. list传值与传址
List类型使用简单的赋值操作,表现为传址。
a = [1,2,3,4,5] b = a print(a) b[2] = 333 print(a) print(b) print(id(a)) print(id(b)) [1, 2, 3, 4, 5] [1, 2, 333, 4, 5] [1, 2, 333, 4, 5] 96142472 96142472
copy函数是浅拷贝,表现为传值。在Python 2中,需要import copy模块,在Python 3中可直接使用。
a = [1,2,3,4,5] b = a.copy() print(a) b[2] = 333 print(a) print(b) print(id(a)) print(id(b)) [1, 2, 3, 4, 5] [1, 2, 3, 4, 5] [1, 2, 333, 4, 5] 92990536 96202632
由于copy是浅拷贝,只拷贝一层的内容,当遇到下列情况时,copy不能实现完全的传值操作。
a = [1,2,3,[10,20,30]] b = a.copy() print(id(a)) print(id(b)) print(id(a[3])) print(id(b[3])) a[3][2] = 666 print(a) print(b) 96141704 93355400 96141768 96141768 [1, 2, 3, [10, 20, 666]] [1, 2, 3, [10, 20, 666]]
要解决这个问题,需要使用deepcopy。在Python 3中,直接可以使用copy()方法,但deepcopy()还是需要导入copy模块。
import copy a = [1,2,3,[10,20,30]] b = copy.deepcopy(a) print(id(a)) print(id(b)) print(id(a[3])) print(id(b[3])) a[3][2] = 666 print(a) print(b) 96503944 93002376 96886024 93352712 [1, 2, 3, [10, 20, 666]] [1, 2, 3, [10, 20, 30]]
5. tuple操作
Tuple元组是不可修改的,指的是其元组内容不可更改。
t1 = (1,2,3) t1[1] = 100 --------------------------------------------------------------------------- TypeError Traceback (most recent call last) <ipython-input-19-9caf76a526a9> in <module>() 1 t1 = (1,2,3) ----> 2 t1[1] = 100 TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
但是其所指向的内存地址是可变的。
t1 = (1,2,3) t2 = (5,6,7) print(id(t1)) t1 += t2 print(t1) print(id(t1)) print(id(t2)) t2 *= 3 print(t2) print(id(t2)) 96151520 (1, 2, 3, 5, 6, 7) 93048552 94080672 (5, 6, 7, 5, 6, 7, 5, 6, 7) 93656912
并不是起初的t1和t2所指向的元组内容发生了变化,而是新分配了两个元组内存,t1和t2所指向的内存地址发生改变。
总结
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