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如何理解Python變量?如何查看變量的內(nèi)存地址?

猿友 2021-08-05 16:14:35 瀏覽數(shù) (8135)
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在系統(tǒng)地學習完python后回過頭來看python變量,小編又有了不一樣的感悟。今天我們再次從更底層的角度來看python變量,從內(nèi)存地址來分析python變量的行為??纯茨懿荒艿玫揭恍└幸饬x的知識。

一、Python變量

在大多數(shù)語言中,為一個值起一個名字時,把這種行為稱為“給變量賦值”或“把值存儲在變量中”。不過,Python與許多其它計算機語言的有所不同,它并不是把值存儲在變量中,而像是把名字“貼”在值的上邊(專業(yè)一點說法是將名字綁定了對象)。所以,有些Python程序員會說Python沒有變量,只有名字,通過名字找到它代表的值。

 Python中的變量,與其它開發(fā)語言(如C語言)的不同:

在C語言中,變量類似于一個“容器”,賦給它的值,裝在容器中:

定義一個變量 int a = 1;

變量a

給變量a重新賦值 a = 2;

變量b

把變量a賦值給另外一個變量b ,int b = a;

a賦值給b

會重新創(chuàng)建一個變量b(容器),將a中的內(nèi)容復(fù)制粘貼至b中。

在python,變量類似于名字標簽“貼”在值上面,通過名字找到它代表的值。

定義一個變量 a = 1

變量a

給變量a重新賦值 a = 2

變量b

把變量a賦值給另外一個變量b, b = a

變量a賦值給變量b

創(chuàng)建新的便利貼b,與a同時貼到值上

為了對python中變量的這種情況加深認識,下面適度展開介紹。

1.1 第一點

先說明第一點:變量的實現(xiàn)方式有:引用語義、值語義

python語言中變量的實現(xiàn)方式就是引用語義,在變量里面保存的是值(對象)的引用(值所在處內(nèi)存空間的地址)。采用這種方式,變量所需的存儲空間大小一致,因為其中只需要保存一個引用。而有些語言(例如c)采用的不是這種方式,它們把變量直接保存在變量的存儲區(qū)里,這種方式就稱為值語義。這樣的話,一個整數(shù)類型的變量就需要保存一個整數(shù)所需要的空間(例如c語言中int類型占用4個字節(jié)大小)。

python中變量與對象的引用關(guān)系類似于c語言的指針變量與指向地址之間的關(guān)系。

在python的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,對象分為可變對象和不可變對象?;緮?shù)據(jù)類型如int、float,元祖tuple、str是不可變對象;list(列表)、dict(字典)、set(集合)是可變對象,可變對象存儲的元素的引用其實是沒有改變的,改變的是其引用指向的值。

采用引用語義存儲的只是一個變量的值所在的內(nèi)存地址,而不是這個變量的值本身。

1.2 第二點

現(xiàn)在說明第二點:Python中的變量、對象、引用三者之間的關(guān)系。

在Python里一切皆對象。Python中,對象具有三要素:標識(identity)、類型(type)、值(value)。

☆標識(identity):

用于唯一標識對象,通常對應(yīng)對象在計算機內(nèi)存中的地址。使用內(nèi)置函數(shù)id(obj)返回對象唯一標識。

☆類型(type):

類型可以限制對象的取值范圍和可執(zhí)行的操作。使用內(nèi)置函數(shù)type(obj)返回對象所屬類型。

對象中含有標準的頭部信息:類型標識符。標識對象類型,表示對象存儲的數(shù)據(jù)的類型。

每一個對象都有兩個標準的頭部信息:

1.類型標識符,去標識對象的(數(shù)據(jù))類型;

2.引用計數(shù)器,記錄當前對象的引用的數(shù)目。

(回收機制:變量的引用計數(shù)器為0,自動清理。 ※ 較小整數(shù)型對象有緩存機制。)

☆值(value):

表示對象存儲的數(shù)據(jù)的信息。使用內(nèi)置函數(shù)print(obj)可以直接打印值。

Python中,變量用來指向任意的對象,是對象的引用。Python變量更像是指針(或者說Python變量更像“貼簽”),而不是數(shù)據(jù)存儲區(qū)域(而不是數(shù)據(jù)“容器”)。

Python 中的變量不是裝有對象的“容器”,而是貼在對象上的“標簽”——給一個變量賦值,把這個標簽貼到一個對象上,重新賦值,是撕下標簽貼到另一個對象上。

在python中,變量保存的是對象(值)的引用,采用這種方式,變量的每一次初始化,都開辟了一個新的空間,將新內(nèi)容的地址賦值給變量。id()函數(shù)可以獲取變量在內(nèi)存中的地址。我們把不同的值賦給變量時候,地址發(fā)生變化,相同的值地址不發(fā)生變化。下面給出示例:

運行結(jié)果

【順便提示:id()的值不是固定不變的——此值系統(tǒng)為對象分配的內(nèi)存地址,在你練習時顯示的不同值是正常的。】

圖解

下面是字符串的示例:

運行結(jié)果

圖示

在Python中,值可以放在內(nèi)存的某個位置(地址),變量用于引用它們,給變量賦一個新值,原值不會被新值覆蓋,變量只是引用了新值。順便說明,Python的垃圾回收機制會自動清理不再被用到的值,所以不用擔心計算機內(nèi)存中充滿被“丟棄”的無效的值。

1.3 第三點

現(xiàn)在說明第三點:可變(mutable) 類型對象、不可變(immutable) 類型對象

可變類型對象,指對象可以在其 id() 保持固定的情況下改變其取值。

不可變類型對象,指具有固定值的對象。不可變對象包括數(shù)字(numbers)、字符串(strings)和元組(tuples)。這樣的對象不能被改變。如果必須存儲一個不同的值,則必須創(chuàng)建新的對象。不可變對象不允許對自身內(nèi)容進行修改。如果我們對一個不可變對象進行賦值,實際上是生成一個新對象,再讓變量指向這個對象。哪怕這個對象簡單到只是數(shù)字 0 和 1。

由于 Python 中的變量存放的是對象引用,所以對于不可變對象而言,盡管對象本身不可變,但變量的對象引用是可變的。運用這樣的機制,有時候會讓人產(chǎn)生糊涂,似乎可變對象變化了。如下面的代碼:

i = 73 

i += 2

不可變的對象的特征沒有變,依然是不可變對象,變的只是創(chuàng)建了新對象,改變了變量的對象引用。參見下圖:

對象引用改變 ?

對于可變對象,其對象的內(nèi)容是可以變化的。當對象的內(nèi)容發(fā)生變化時,變量的對象引用是不會變化的。如下面的例子。

m=[5,9] 

m+=[6]

參見下圖:

圖解 ?

二、總結(jié)

Python變量指的是名字綁定了對象(綁定就是將一個對象與一個名字聯(lián)系起來)。

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(guān)系。

深入學習:

https://docs.python.org/zh-cn/3.9/reference/datamodel.html#objects-values-and-types

補充說明:

對復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型(列表、集合、字典),如果添加某一項元素,或者添加幾個元素,不會改變其本身的地址,只會改變其內(nèi)部元素的地址引用,但是如果對其重新賦值時,就會重新賦予地址覆蓋就地址,這時地址就會發(fā)生改變。示例代碼如下:

list_ = [1,2,3,4]
print(list_, id(list_))
list_.append(5)
print(list_, id(list_))
#如上代碼,因為append前后的list_仍然是同一個對象,只是對象的值發(fā)了改變,所以地址不變。
 
#再如下面的代碼
print(list_, id(list_), id(list_[1]))#打印列表、列表的地址、第二個元素的地址
list_[1] = 'aaa'   #修改列表
print(list_, id(list_), id(list_[1]))#打印列表、列表的地址、第二個元素的地址
#不難發(fā)發(fā)現(xiàn):列表變了、列表的地址沒有變、列表內(nèi)部元素變了、列表內(nèi)部元素的地址變了

測試運行如下圖所示:

運行結(jié)果

到此這篇Python變量的進階分析就介紹到這了,更多Python學習內(nèi)容請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章。

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