Python 中的引用和類屬性的理解

2019-10-30   科技i關注

最近對Python 的對象引用機制稍微研究了一下,留下筆記,以供查閱。

首先有一點是明確的:「Python 中一切皆對象」。

那麼,這到底意味著什麼呢?

如下代碼:

#!/usr/bin/env python

a = [0, 1, 2] # 來個簡單的list

# 最初,list 和其中各個元素的id 是這樣的。

print 'origin'

print id(a),a

for x in a:

print id(x), x

print '----------------------'

# 我們把第一個元素改改

print 'after change a[0]'

a[0] = 4

print id(a),a

for x in a:

print id(x), x

print '----------------------'

# 我們再把第二個元素改改

print 'after change a[1]'

a[1] = 5

print id(a),a

for x in a:

print id(x), x

print '----------------------'

# 回頭看看直接寫個0 ,id是多少

print 'how about const 0?'

print id(0), 0

運行結果如下:

PastgiftMacbookPro:python pastgift$ ./refTest.py

Origin

4299760200 [0, 1, 2]

4298181328 0

4298181304 1

4298181280 2

----------------------

after change a[0]

4299760200 [4, 1, 2]

4298181232 4

4298181304 1

4298181280 2

----------------------

after change a[1]

4299760200 [4, 5, 2]

4298181232 4

4298181208 5

4298181280 2

----------------------

how about const 0?

4298181328 0

從「Origin」部分來看,list 中各個元素的地址之間都正好相差24,依次指向各自的數據——這讓我想到了數組。

當修改a[0] 的值之後,發現,a[0] 的地址發生了變化。也就是說,賦值語句實際上只是讓a[0] 重新指向另一個對象而已。此外,還注意到,a[0] 的地址和a[2]的地址相差48(2個24)。

當再次修改a[1] 之後,同樣地,a[1] 的地址也發生變化,有趣的是,這次a[1] 的地址和a[0] 的地址又相差24,和原先的a[2] 相差72(3個24)。

最後,當直接把數字0的地址列印出來後,發現它的地址和最開始的a[0] 的地址完全一樣。

至此,基本可以說明,就算是list 中的元素,其實也是引用。修改list 中的元素,實際上還是在修改引用而已。

對於Python 中類屬性,有人提到過「類屬性在同一類及其子類之間共享,修改類屬性會影響到同一類及其子類的所有對象」。

聽著挺嚇人,但仔細研究之後,其實倒也不是什麼大不了的事情。

如下代碼:

#!/usr/bin/env python

class Bird(object):

name = 'bird'

talent = ['fly']

class Chicken(Bird):

pass

bird = Bird();

bird2 = Bird(); # 同類實例

chicken = Chicken(); # 子類實例

# 最開始是這樣的

print 'Original attr'

print id(bird.name), bird.name

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.name), bird2.name

print id(bird2.talent), bird2.talent

print id(chicken.name), chicken.name

print id(chicken.talent), chicken.talent

print '----------------------------'

# 換個名字看看

bird.name = 'bird name changed!'

print 'after changing name'

print id(bird.name), bird.name

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.name), bird2.name

print id(bird2.talent), bird2.talent

print id(chicken.name), chicken.name

print id(chicken.talent), chicken.talent

print '----------------------------'

# 洗個天賦試試(修改類屬性中的元素)

bird.talent[0] = 'walk'

print 'after changing talent(a list)'

print id(bird.name), bird.name

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.name), bird2.name

print id(bird2.talent), bird2.talent

print id(chicken.name), chicken.name

print id(chicken.talent), chicken.talent

print '----------------------------'

# 換個新天賦樹(整個類屬性全換掉)

bird.talent = ['swim']

print 'after reassign talent'

print id(bird.name), bird.name

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.name), bird2.name

print id(bird2.talent), bird2.talent

print id(chicken.name), chicken.name

print id(chicken.talent), chicken.talent

print '----------------------------'

# 洗掉新天賦樹(對新來的類屬性中的元素進行修改)

bird.talent[0] = 'dance'

print 'changing element after reassigning talent'

print id(bird.name), bird.name

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.name), bird2.name

print id(bird2.talent), bird2.talent

print id(chicken.name), chicken.name

print id(chicken.talent), chicken.talent

print '----------------------------'

運行結果:

PastgiftMacbookPro:python pastgift$ ./changeAttributeTest.py

Original attr

4301998000 bird

4301857352 ['fly']

4301998000 bird

4301857352 ['fly']

4301998000 bird

4301857352 ['fly']

----------------------------

after changing name

4301986984 bird name changed!

4301857352 ['fly']

4301998000 bird

4301857352 ['fly']

4301998000 bird

4301857352 ['fly']

----------------------------

after changing talent(a list)

4301986984 bird name changed!

4301857352 ['walk']

4301998000 bird

4301857352 ['walk']

4301998000 bird

4301857352 ['walk']

----------------------------

after reassign talent

4301986984 bird name changed!

4301859512 ['swim']

4301998000 bird

4301857352 ['walk']

4301998000 bird

4301857352 ['walk']

----------------------------

changing element after reassigning talent

4301986984 bird name changed!

4301859512 ['dance']

4301998000 bird

4301857352 ['walk']

4301998000 bird

4301857352 ['walk']

----------------------------

在「Origin」的時候,同類對象,子類對象的相同類屬性的地址都是相同的——這就是所謂的「共享」。

修改name 之後,只有被修改的對象name 屬性發生變化。這是因為對name的賦值操作實際上就是換了一個字符串,重新引用。字符串本身並沒有發生變化。所以並沒有在同類和子類之間產生互相影響。

接下來,修改talent 中的元素。這時,情況有所改變:同類及其子類的talent 屬性都一起跟著變了——這很好理解,因為它們都引用的內存地址都一樣,引用的是同一個對象。

再接下來,給talent 重新賦值,也就是改成引用另外一個對象。結果是只有本實例的talent 屬性變化了。從內存地址可以看出,本實例和其他實例的talent 屬性已經不再指向相同的對象了。就是說「至此,本實例已經是圈外人士了」。

那麼,最後再次修改talent 中元素後,對其他實例無影響的結果也是很好理解了。因為已經是「圈外人士」了嘛,我再怎麼折騰也都是自己的事情了。

所以,「類屬性在同類及其子類之間互相影響」必須有一個前提條件:實例建立後,其類屬性從來沒有被重新賦值過,即類屬性依然指向最初所指向的內存地址。

最後提一下對象屬性

如下代碼:

#!/usr/bin/env python

class Bird(object):

def __init__(self):

self.talent = ['fly']

bird = Bird()

bird2 = Bird()

# 剛開始的情形

print 'Origin'

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.talent), bird2.talent

print '--------------------'

# 修改其中一個對象的屬性

bird.talent[0] = 'walk'

print 'after changing attribute'

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.talent), bird2.talent

print '--------------------'

# 作死:兩個對象的屬性指向同一個內存地址,再修改

bird.talent = bird2.talent

bird.talent[0] = 'swim'

print 'assign to another attribute and change it'

print id(bird.talent), bird.talent

print id(bird2.talent), bird2.talent

print '--------------------'

運行結果:

PastgiftMacbookPro:python pastgift$ ./changeAttributeTest2.py

Origin

4299867632 ['fly']

4299760200 ['fly']

--------------------

after changing attribute

4299867632 ['walk']

4299760200 ['fly']

--------------------

assign to another attribute and change it

4299760200 ['swim']

4299760200 ['swim']

--------------------

由於對象屬性就算內容完全一樣(剛初始化後的屬性內容一般都是一樣的),也會分配到完全不同的內存地址上去。所以不存在「同類對象之間影響」的情況。

但如果讓一個對象的屬性和另一個對象的屬性指向同一個地址,兩者之間(但也僅限兩者之間)便又互相牽連起來。

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