Python 浅拷贝和深拷贝区别

引言

在 Python 编程中，了解浅拷贝和深拷贝之间的区别对于有效管理和处理数据至关重要。本篇文章将深入探讨这两者之间的差异，解释它们的工作原理和适用场景。

浅拷贝

浅拷贝是指创建一个新对象，该新对象指向与原始对象相同的内存地址。通过浅拷贝创建的对象被称为原始对象的引用。当对原始对象进行任何更改时，这些更改也会反映在新对象中。

使用 Python 的 copy 模块中的 copy() 函数可以创建浅拷贝：

“`python
import copy

original = [1, 2, 3]
shallow_copy = copy.copy(original)
“`

示例中，shallow_copy 是 original 的浅拷贝。对 original 中的任何元素进行更改，都会反映在 shallow_copy 中：

python
original[1] = 5
print(shallow_copy) # 输出：[1, 5, 3]


深拷贝

与浅拷贝不同，深拷贝创建了一个新对象，其中包含原始对象数据的副本。对原始对象进行的任何更改都不会影响新创建的对象。

可以使用 Python 的 copy 模块中的 deepcopy() 函数创建深拷贝：

python
deep_copy = copy.deepcopy(original)


示例中，deep_copy 是 original 的深拷贝。对 original 中的任何元素进行更改，都不会影响 deep_copy：

python
original[1] = 7
print(deep_copy) # 输出：[1, 2, 3]


浅拷贝和深拷贝的差异

以下表格总结了浅拷贝和深拷贝之间的主要差异：

| 特征 | 浅拷贝 | 深拷贝 |
|—|—|—|
| 内存地址 | 指向与原始对象相同的地址 | 创建新的地址 |
| 更改 | 对原始对象的更改也会影响新对象 | 对原始对象的更改不会影响新对象 |
| 数据结构 | 仅复制原始对象引用 | 复制原始对象及其嵌套数据结构 |
| 速度和内存开销 | 速度快，内存开销低（仅复制引用） | 速度慢，内存开销高（复制所有数据） |

何时使用浅拷贝

浅拷贝适用于不需要创建原始对象完全独立副本的情况，例如：

• 当对象是不可变的（例如字符串）
• 当对象很大，进行深拷贝代价高昂时
• 当需要在不同的内存区域共享数据时

何时使用深拷贝

深拷贝适用于需要创建原始对象完全独立副本的情况，例如：

• 当对象是可变的（例如列表或字典）
• 当需要防止对原始对象的更改影响新对象时
• 当需要在不同的进程或线程中使用对象时

实战场景

场景 1：修改列表

“`python
original_list = [1, 2, 3]

浅拷贝

shallowcopylist = originallist.copy()
shallowcopy_list[0] = 4

深拷贝

deepcopylist = copy.deepcopy(originallist)
deepcopy_list[1] = 5

print(originallist) # 输出：[1, 2, 3]
print(shallowcopylist) # 输出：[4, 2, 3]
print(deepcopy_list) # 输出：[1, 5, 3]
“`

在这个场景中，浅拷贝修改了原始列表的第一个元素，因为浅拷贝只复制了引用。而深拷贝创建了原始列表的完全副本，因此修改深拷贝不会影响原始列表。

场景 2：嵌套数据结构

“`python
original_dict = {
“name”: “John”,
“age”: 30,
“address”: {“city”: “New York”, “street”: “Main Street”}
}

浅拷贝

shallowcopydict = originaldict.copy()
shallowcopy_dict[“address”][“street”] = “Park Avenue”

深拷贝

deepcopydict = copy.deepcopy(originaldict)
deepcopy_dict[“address”][“city”] = “Los Angeles”

print(original_dict)

输出：

{

“name”: “John”,

“age”: 30,

“address”: {“city”: “New York”, “street”: “Park Avenue”}

}

print(shallowcopydict)

输出：

{

“name”: “John”,

“age”: 30,

“address”: {“city”: “New York”, “street”: “Park Avenue”}

}

print(deepcopydict)

输出：

{

“name”: “John”,

“age”: 30,

“address”: {“city”: “Los Angeles”, “street”: “Main Street”}

}

“`

在这个场景中，浅拷贝修改了嵌套数据结构（地址）的 street 字段。而深拷贝创建了嵌套数据结构的完整副本，因此修改深拷贝不会影响原始数据结构。

问答

1. 浅拷贝和深拷贝的区别是什么？

   • 浅拷贝创建一个新对象，该对象指向与原始对象相同的内存地址，而深拷贝创建一个新对象，其中包含原始对象数据的副本。

2. 何时使用浅拷贝？

   • 当对象是不可变的，或者当需要在不同的内存区域共享数据时使用浅拷贝。

3. 何时使用深拷贝？

   • 当对象是可变的，或者当需要防止对原始对象的更改影响新对象时使用深拷贝。

4. 浅拷贝如何影响原始对象？

   • 对原始对象的任何更改也会反映在新创建的对象中。

5. 深拷贝如何影响原始对象？

   • 对原始对象的任何更改都不会影响新创建的对象。