Python的浅拷贝与深拷贝

一、浅拷贝

      浅拷贝，指的是重新分配一块内存，创建一个新的对象，但里面的元素是原对象中各个子对象的引用。

     浅拷贝有几种方法：

     1、 使用数据类型本身的构造器

list1=[1,2,3]list2 = list(list1)  # 使用了数据类型本身的构造器 listprint(list2)print("list1== list2?",list1==list2)print("list1 is list2?", list1 is list2)运行结果：[1, 2, 3] 
list1==list2 ? True 
list1 is list2 ? False

    在上面程序中，list2 就是 list1 的浅拷贝，同理 set2 是 set1 的浅拷贝。还可以通过切片操作完成浅拷贝。

list1 = [1, 2, 3,4,5]
list2 = list1[:]
print(list2)
print("list1 == list2 ?",list1 == list2)
print("list1 is list2 ?",list1 is list2)运行结果为：[1, 2, 3，4，5] 
list1 == list2 ? True 
list1 is list2 ? False

  2、 使用copy.copy()方法

    Python 还提供了对应的函数 copy.copy() 函数，适用于任何数据类型。其用法如下：

import copy
list1 = [1, 2, 3 , 4, 5]
list2 = copy.copy(list1)
print(list2)
print("list1 == list2 ?",list1 == list2)
print("list1 is list2 ?",list1 is list2)运行结果：
[1, 2, 3, 4, 5] 
list1 == list2 ? True 
list1 is list2 ? False

    对于tuple类型，使用 tuple() 、切片操作符 ':' 或 copy.copy() 不会创建一份浅拷贝，相反它会返回一个指向相同元组的引用：

import copytuple1 = (1, 2, 3, 4, 5)
tuple2 = tuple(tuple1)
tuple3 = copy.copy(tuple1)
print(tuple2)
print("tuple1 == tuple2 ?",tuple1 == tuple2)
print("tuple1 == tuple3 ?",tuple1 == tuple3)
print("tuple1 is tuple2 ?",tuple1 is tuple2)
print("tuple1 is tuple3 ?",tuple1 is tuple3)运行结果：
(1, 2, 3, 4, 5)
tuple1 == tuple2 ? True
tuple1 == tuple3 ? True
tuple1 is tuple2 ? True
tuple1 is tuple3 ? True

   对数据采用浅拷贝的方式时，如果元素可变，浅拷贝通常会出现一些问题，例如：

list1 = [[1, 2], (30, 40)]
list2 = list(list1)list1.append(100)
print("list1:",list1)
print("list2:",list2)list1[0].append(3)
print("list1:",list1)
print("list2:",list2)list1[1] += (50, 60)
print("list1:",list1)
print("list2:",list2)运行结果为：
list1: [[1, 2], (30, 40), 100] 
list2: [[1, 2], (30, 40)] 
list1: [[1, 2, 3], (30, 40), 100] 
list2: [[1, 2, 3], (30, 40)] 
list1: [[1, 2, 3], (30, 40, 50, 60), 100] 
list2: [[1, 2, 3], (30, 40)]

    此程序中，首先初始化了 list1 列表，包含一个列表和一个元组；然后对 list1 执行浅拷贝，赋予 list2。因为浅拷贝里的元素是对原对象元素的引用，因此 list2 中的元素和 list1 指向同一个列表和元组对象。 接着往下看，list1.append(100) 表示对 list1 的列表新增元素 100。这个操作不会对 list2 产生任何影响，因为 list2 和 list1 作为整体是两个不同的对象，并不共享内存地址。操作过后 list2 不变，list1 会发生改变。list1 改变后 ，内存视图可以理解为[引用， 引用，100]，而list2 任然为[引用， 引用]。

   再看 list1[0].append(3) 表示对 list1 中的第一个列表新增元素 3。因为 list2 是 list1 的浅拷贝，list2 中的第一个元素和 list1 中的第一个元素，共同指向同一个列表，因此 list2 中的第一个列表也会相对应的新增元素 3。

   最后是 list1[1] += (50, 60)，因为元组是不可变的，这里表示对 list1 中的第二个元组拼接，然后重新创建了一个新元组作为 list1 中的第二个元素， 而 list2 中没有引用新元组，因此 list2 并不受影响。list1 视图可以理解为：[修改后的引用，新元组，100]，list2内存视图可以理解为：[修改后的引用，引用]。

二、深拷贝

    从上清楚地看到使用浅拷贝可能带来的副作用。如果想避免这种副作用，完整地拷贝一个对象，就需要使用深拷贝。所谓深拷贝，是指重新分配一块内存，创建一个新的对象，并且将原对象中的元素，以递归的方式，通过创建新的子对象拷贝到新对象中。因此，新对象和原对象没有任何关联。

    Python 中以 copy.deepcopy() 来实现对象的深度拷贝。比如上述例子写成下面的形式，就是深度拷贝。

import copy
list1 = [[1, 2], (30, 40)]
list2 = copy.deepcopy(list1)list1.append(100)
print("list1:",list1)
print("list2:",list2)list1[0].append(3)
print("list1:",list1)
print("list2:",list2)list1[1] += (50, 60)
print("list1:",list1)
print("list2:",list2)运行结果：
list1: [[1, 2], (30, 40), 100] 
list2: [[1, 2], (30, 40)] 
list1: [[1, 2, 3], (30, 40), 100] 
list2: [[1, 2], (30, 40)] 
list1: [[1, 2, 3], (30, 40, 50, 60), 100] 
list2: [[1, 2], (30, 40)]

    可以看到，无论 list1 如何变化，list2 都不变。因为此时的 list1 和 list2 完全独立，没有任何联系。如果被拷贝对象中存在指向自身的引用，那么程序很容易陷入无限循环。

import copy
list1 = [1]
list1.append(list1)
print(list1)list2 = copy.deepcopy(list1)
print(list2)运行结果为：
[1, [...]] 
[1, [...]]

    此例子中，列表 x 中有指向自身的引用，因此 x 是一个无限嵌套的列表。但是当深度拷贝 x 到 y 后，程序并没有出现栈溢出的现象。这是因为深度拷贝函数 deepcopy 中会维护一个字典，记录已经拷贝的对象与其 ID。拷贝过程中，如果字典里已经存储了将要拷贝的对象，则会从字典直接返回。上述代码中，list1.append(list1)后，如果拷贝到[1, [...]] 中的list1自身，则深度拷贝回直接返回list1本身，因此效果和list.append(list1)一致。deepcopy的部分代码：

def deepcopy(x, memo=None, _nil=[]):
"""Deep copy operation on arbitrary Python objects.See the module's __doc__ string for more info.
"""if memo is None:memo = {}d = id(x) # 查询被拷贝对象 x 的 idy = memo.get(d, _nil) # 查询字典里是否已经存储了该对象if y is not _nil:return y # 如果字典里已经存储了将要拷贝的对象，则直接返回........