Python中的深淺複製

引子

最近遇到了一個問題，在python中對於對象的複製有兩種，copy()以及deepcopy()，爲了研究他們之間的區別，寫下以下博客。
首先查看python的官方文檔，獲得以下解釋：

淺層複製和深層複製之間的區別僅與複合對象 (即包含其餘對象的對象，如列表或類的實例) 相關:
一個 淺層複製 會構造一個新的複合對象，而後（在可能的範圍內）將原對象中找到的 引用 插入其中。
一個 深層複製 會構造一個新的複合對象，而後遞歸地將原始對象中所找到的對象的 副本 插入。

爲了明白其中的原理，作了以下實驗：

簡單對象的複製

簡單對象是指不包含子對象的對象，也就是隻包含普通元素(數字，字符串)的對象，對於簡單對象，copy與deepcopy方法沒有什麼區別，下面的一段代碼，能夠先看一下效果是怎樣的。

import copy

if __name__ == '__main__':
    a = [1, 2, 3, 4]
    b = copy.copy(a)
    c = copy.deepcopy(a)  
    print(a == b)
    print(a is b)
    print(a == c)
    print(a is c)

執行上面的代碼，咱們能夠看到執行結果，深複製和淺複製的執行結果是同樣的

True # 說明 a 和 b 所指向的對象的內容相同
False # 說明 a 和 b 所指向的不是同一個對象（地址不一樣）
True # 說明 a 和 c 所指向的對象的內容相同
False # 說明 a 和 c 所指向的不是同一個對象（地址不一樣）

能夠用一張圖來解釋一下，爲何簡單對象的深淺複製是同樣的。

咱們知道，上面的圖中，變量a指向一個List對象（或者說是一個List對象的引用），該對象在內存中佔用一個地址空間，當簡單對象執行copy和deepcopy中的對象時，咱們能夠看到不管時深複製仍是淺複製，都是在內存中新開闢一個地址空間，將原來對象中的內容複製過去，同時讓b成爲新對象的引用。所以，咱們看到a和b指向的對象是不一致的，可是內容是相同的。

複雜對象的複製

複雜對象能夠理解爲另外包含其餘簡單對象的對象，也就是包含子對象的對象,例如：List中嵌套List，或者Dict中嵌套List等，對於複雜對象咱們先來看一個簡單的程序示例。

import copy

if __name__ == '__main__':
    a = {'name': 'test', 'age': 56, 'address': [1, 2, 3, 4, 5]}
    b = copy.copy(a)
    print(a is b)
    print(a['address'] is b['address'])
    c = copy.deepcopy(a)
    print(a is c)
    print(a['address'] is c['address'])

執行結果以下：

False  # 說明 a 和 b 不是同一個對象的引用
True   # 說明 a中的address 和 b 中的 address 是同一個對象。黑人問號臉？？
False  # 說明 a 和 c 不是同一個對象的引用
False  # 說明 a中的address 和 c 中的 address 不是同一個對象

下面我經過一張圖，來大概解釋一下爲何會出現上面的結果。PS：具體對象的對象不必定是按照圖中的方式，爲了可以說明原理，本圖中將子對象的存儲空間單獨抽出，方便理解。

咱們看到對於複雜對象（包含子對象的對象）的複製，深淺複製在實現原理上就有所不一樣了。經過上圖咱們能夠看到，複雜對象的深淺複製的區別在於複雜對象的子對象。能夠看到：

總結

• 對於簡單對象，不管是深複製仍是淺複製，咱們能夠看到，Python都是採用的直接在內存中開闢新的地址空間，而後將值複製到新的地址空間。
• 對於複雜對象，複雜對象的簡單對象部分，按常規的簡單對象進行處理，對於複雜對象的子對象部分來講：深複製是在內存中開闢一個新的空間，而且將子對象複製到新的地址空間，可是對於淺複製而言，咱們能夠看到並無對子對象來開闢空間，經過圖看到，新複製的對象和原來的對象同時指向了同一個List對象（也就是同一個對象的引用），因此咱們看到a[‘address’]和b[‘address’]同時指向同一個對象。