python程序员的基本素养--你从没见过的Python变量引用

浅沫记忆

变量在我们的编程中是最基础的概念，它就相当于我们盖大楼用的砖块一样不可或缺。理解变量的运行方式至关重要。

九层之台，始于垒土；合抱之木，始于毫末；千里之行，始于足下！

今天就让我们一起来谈一谈Python变量的那些事。
1. 变量不是盒子
让我们看看下面的代码

= "hello,world"
b = a
c = [1,2,3]

对于我们初学者来说，变量的赋值是最容易走进误区的地方。最常见的误区是什么呢？

定义一个变量，就在内存中创建一个变量盒子，然后把变量的值放在这个盒子中

让我们看看下面这张图，这种想法是大错特错的。就是因为这种误区，使得我们的代码可能遇到很多问题。

那正确的是什么？变量赋值的时候做了什么呢？
2. 千奇百怪的变量

= "hello,world"
b = a
c = [1,2,3]

所以上面的代码究竟做了什么？在这之前，我先大家讲个故事。

上个世纪90年代的时候，我们大名鼎鼎的蟒蛇自助大酒楼开业了。顾名思义，这家酒楼主要是做自助餐的，但是呢？它每个顾客只能吃一种美食，并且会把美食分布在不同的房间里面，美食种类是不固定的，顾客有什么需求就提供什么。
这天，我们的小a同学来到了酒楼，跟前台说，我要吃“hello,world”，于是，酒店前台就新开了一间房间，房号为：00010，并且在里面放上了我们的“hello,world”，并且给了 a 一张通行证，这张通行证只能通往00010号房间。并且记录下 hello,world：食用人数：1，当a想吃的时候，就自己拿通行证去00010号房间去拿
过不久，小b也来到了我们的酒店，跟酒店前台说，我要跟a吃一样的东西。于是酒店前台，也给了b一张通行证，b根据通行证也能去到00010号房间去拿hello,world。酒店前台再次记录： hello,world：食用人数：2
紧接着，我们小c同学也来了，他跟b不一样，他有自己想吃的食物。他跟酒店前台说：我要吃[1,2,3]。顾客有了新的需求，酒店前台就又新开一件房间，房号为：00020，并且也在里面放上了[1,2,3]。同样给c一张通行证。然后记录下： [1,2,3]：食用人数：1

我们可以带着这个故事往下面看

根据这张图，我们上面的故事中：

• 顾客a、b、c：变量a、b、c
  
• 酒店：内存空间
  
• 酒店前台：Python解释器
  
• 房间：为对象划分的内存空间
  
• 房间号：对象所在的内存地址
  
• 食物：各种各样的对象（字符串、列表、字典、数字。。。）
  
• 前台记录的食用人数：引用计数
  
• 通信证号码：变量引用的内存地址
  

实际上当我们对一个变量赋值的时候，我们的变量并没有存储这个值。而是绑定了一个内存地址id，当我们要用这个变量的值的时候，就去内存中寻找这个地址的存储的值

接着上面的故事，我们的小a同学，吃腻了hello,world，现在想吃123456，于是跑去跟酒店前台说，我现在想吃123456了，酒店前台二话不说，新开了一间房间，房号为00030，里面放着123456，并且更新了a同学的通行证，此时这张通信证只能去00030号房吃123456。前台继续记录 hello,world：食用人数：1、123456：食用人数：1

在代码中，我们改变了a变量的值，会发生什么呢？
我们再看看，改变a的变量会发生什么？

= 123456

会这样吗？

我们改变a的值的时候，并不会直接去改变a指向的内存地址存储的值，而是新开辟一个空间存放新的值123456，把a的指向改成新空间的地址00030，如下图所示。正确的应该是这样：

我们的b同学非常喜欢模仿，她现在又不想吃hello,world了。于是他就跑下楼去跟酒店前台说：我要吃[1,2,3]。注意哦，这次b同学说的是，我要吃[1,2,3]，而不是说我要吃跟c一样的。虽然他们的食物是一样的。但是我们的前台并不会直接给b 00020号房间的通行证。而是新开一间房间，房间号00040，里面放[1,2,3]，并且给b一张通行证指向00040号房间。同事记录上（00040）[1,2,3]：食用人数：1、（00010）hello,world：食用人数：0

= [1,2,3]

为什么呢？其实这里很好理解，因为我们b赋值的时候是新建了一个对象。只要新建对象，就会重新开辟空间。
但是，像这样

= c

这样并没有新建对象，而是将c的引用传递给了b，他们都指向一个对象。这里小伙伴们留意一下，不要被我的例子给带跑偏了。

这个时候，我们的酒店前台发现00010号房间里面的hello,world已经没人吃了。这个时候酒店前台就会把这间房间收回来，并且把里面的hello,world食物丢掉。这个就是python的垃圾回收机制。

此时，又来了以为同学d，d跟酒店前台说，我要跟c吃一样的，酒店前台就给d发了一张通行证，d根据通行证能去到00020号房间去拿[1,2,3]。酒店前台再次记录： [1,2,3]：食用人数：2

= c

但是我们的d同学非常挑剔，他不满足现有的[1,2,3]，他想要加点菜，也是就跟前台说要加菜：这时候00020房间里面放的东西就变成了[1,2,3,4]

.append(4)

此时，我们发现了一个问题，c同学什么也没有干，但是他能吃的食物从[1,2,3]变成了[1,2,3,4]

这究竟是什么问题呢？
为什么我们之前a从“hello,world”变成123456的时候，是新开辟一块空间。但是现在d从[1,2,3]变成[1,2,3,4]，却直接在原内存空间里修改呢？
这就是python经典的面试题：对象的可变性？什么是可变对象，什么是不可变对象？
3. 可变对象与不可变对象
在python中，一切皆对象，但是这对象也分为两类：

• 可变对象（3个）：List（列表）、Dictionary（字典）、Set（集合）
  
• 不可变对象（3个）：Number（数字）、String（字符串）、Tuple（元组）
  

Python中看可变与不可变数据类型，主要是看变量所指向的内存地址处的值是否会改变 。

3.2 不可变对象

>>> a = 10000
>>> id(a)
139964684838128
>>> a = 30000  # 不可变对象，改变变量的值，实际上是实例化新对象、开辟新内存空间
>>> id(a)  # 产生了新的内存地址，说明已经不是原来的对象了
139964684837872
>>>

3.3 可变对象

>>> a = [1,2,3]
>>> b = a
>>> id(a)
139711046464264
>>> id(b)
139711046464264
>>> b.append(4)  # 可变对象，允许在原地改变对象的值
>>> id(b)
139711046464264  # 内存地址没有改变，说明是在原内存空间改变值
>>> id(a)
139711046464264
>>> b
[1, 2, 3, 4]
>>> a
[1, 2, 3, 4]

总结：
可变对象：变量所指向的内存地址处的值是可以被改变的
不可变对象：变量所指向的内存地址处的值是不可以被改变。

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