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【Python】copy()浅拷贝与深拷贝

news 来源：原创 2024/9/19 8:56:52

前言

由于python关于传参的方面和C语言有些出入，对于先学C在学Python的可能需要做些笔记，比如Python中def传参是直接传址，而不是传值创建局部变量等等...而到了copy函数感觉又是个新概念...

1. copy介绍

1.1 copy() 浅拷贝

Python 的 copy() 函数是 copy 模块提供的一个用于创建对象浅拷贝的工具。浅拷贝意味着新创建的对象与原始对象在内存中是两个独立的实体，但是它们包含的数据如果是可变的（比如列表、字典等），那么这些可变数据内部的元素仍然是指向原始对象的引用。

1.2 deepcopy()深拷贝

Python 的 deepcopy() 函数是 copy 模块提供的另一个工具，用于创建对象的深拷贝。与浅拷贝不同，深拷贝会递归地复制对象及其所有子对象，直到所有的元素都是新的副本，新对象和原始对象不再共享任何数据。

2.代码实现

2.1 浅拷贝

首先创建一个list类型a里面要存放[10,20]并另外一个list对象[5,6]，进行浅拷贝到b

import copy
# 浅拷贝
print("浅拷贝：")
a = [10,20,[5,6]]
b = copy.copy(a)
print("a = ",a)
print("b = ",b)
# 由于浅拷贝，只是会拷贝表象，所以把a的对象是直接引用，不会拷贝的，
#在b中修改对象之后就会直接修改掉a引用的对象
b.append(30)
b[2].append(7)
print("Aftercopy_a = ",a)
print("Aftercopy_b = ",b)

在对list b最后添加一个30，和在[5,6]中添加一个7，发现输出：

浅拷贝：
a = [10, 20, [5, 6]]
b = [10, 20, [5, 6]]
Aftercopy_a = [10, 20, [5, 6, 7]]
Aftercopy_b = [10, 20, [5, 6, 7], 30]

拷贝之后不正常的地方在于，a中的[5,6]对象也被修改了，这是因为浅拷贝时 b会直接引用源对象的引用而不会拷贝一份，所以改变b的引用也会改变a的引用。

当创建变量a时，会在堆中创建对象（从左往右），栈中创建变量，指向堆中的对象，而对象开始会开辟三块空间，前两块存放10，20，第三块存放的地方指向另外一个对象，就是[5,6]

当浅拷贝后b就不一样了，b会拷贝表象（就是只开辟第一层的对象），但是第二层的对象（[5,6]）则会直接进行引用，所以当b.append(30)之后，b会在自己开辟的对象进行添加，而执行b[2].append(7)，因为b[2]指向的就是a的[5,6]，所以，a也会一起被添加7，而没有添加30。

2.2 深拷贝

理解完浅拷贝深拷贝就很好理解了，就是一模一样全部对象拷贝过来，互不影响

# 深拷贝
print("深拷贝：")
c = [10,20,[5,6]]
d = copy.deepcopy(c)
print("c = ",c)
print("d = ",d)
# 深拷贝就会把拷贝源头实现再复现一遍，在拷贝过后怎么修改都不会影响拷贝源
d.append(30)
d[2].append(7)
print("Aftercopy_c = ",c)
print("Aftercopy_d = ",d)

深拷贝：
c = [10, 20, [5, 6]]
d = [10, 20, [5, 6]]
Aftercopy_c = [10, 20, [5, 6]]
Aftercopy_d = [10, 20, [5, 6, 7], 30]

a，b指向的对象相互独立，所以只会添加在b中

3. 区别总结

拷贝深度:
- copy() 创建的是浅拷贝（Shallow Copy）。这意味着新对象只会复制原始对象中的引用，而不是引用所指向的对象本身。因此，如果原始对象包含任何可变对象，如列表或字典，修改这些可变对象会影响到原始对象和拷贝对象。
- deepcopy() 创建的是深拷贝（Deep Copy）。新对象会递归地复制原始对象以及所有被引用的对象。这意味着新对象和原始对象完全独立，修改新对象不会影响原始对象。
性能:
- 由于 copy() 只是复制引用，它通常比 deepcopy() 快，并且使用的内存较少。
- deepcopy() 需要递归地复制所有对象，这可能会消耗更多的时间和内存，特别是当对象包含大量数据或复杂嵌套结构时。
用途:
- 当你只需要复制对象的顶层结构，并且不需要关心对象内部的可变子对象时，使用 copy()。
- 当你需要完全独立的副本，包括对象内部的所有嵌套对象时，使用 deepcopy()。
自定义行为:
- 如果对象是自定义类实例，copy() 可以通过定义对象的 __copy__() 方法来自定义其行为。
- 对于 deepcopy()，则可以通过定义 __deepcopy__() 方法来自定义深拷贝的行为。
对不可变数据的影响:
- 对于不可变数据类型（如整数、字符串、元组等），copy() 和 deepcopy() 之间没有区别，因为这些类型的数据不可更改，复制只是创建了数据的引用。
对内部结构的影响:
- 使用 copy() 时，原始对象和拷贝对象共享内部的可变子对象。
- 使用 deepcopy() 时，原始对象和拷贝对象的内部结构是完全独立的。