Python引用複製，參數傳遞，弱引用與垃圾回收

引用

先上個示例：

>>> val = [1]
>>> val[0] = val
>>> val
[[...]]

上述代碼使val中包含自身，而產生了無限遞歸。上述示例代表Python中的變量名爲引用類型，賦值只是使得左值指向與右值相同的內存對象。

is運算符能夠判斷兩個引用是否指向了同一個對象，而==運算符判斷兩個引用指向的值是否相等而不關心指向什麼對象。

對引用不了解的朋友，能夠把Python引用與C/C++中的void *類比，不過由於垃圾回收機制Python引用無需擔憂內存泄漏的問題。

複製

上面的示例代表賦值沒法爲對象創建副本，python中的copy模塊提供了copy和deepccopy創建副本。

示例:

>>> import copy
>>> a = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
>>> b = a
>>> c = copy.copy(a)
>>> d = copy.deepcopy(a)
>>> a.append(7)
>>> a[1][2] = 0
>>> a
[[1, 2, 3], [4, 5, 0], 7]
>>> b
[[1, 2, 3], [4, 5, 0], 7]
>>> c
[[1, 2, 3], [4, 5, 0]]
>>> d
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

淺複製copy.copy只複製父引用指向的對象，其子引用仍指向原來的內存對象，而深複製copy.deepcopy則會複製全部引用指向的對象。deepcopy 本質上是遞歸 copy。

示例中的副本c，d父對象是a的副本因此a.append方法對它們沒有影響。

可是copy.copy建立的副本c中的元素仍指向與a相同的內存對象，而deepcopy建立的d則指向了本身的元素。

tuple和frozenset之類的容器只是保證其中引用指向不變，可是引用指向的內存對象仍然是可變的。容器的切片對象的機制爲淺複製。

x = x + y，必須建立新的臨時變量而後進行淺複製，性能較差。

x += y，無需新建臨時對象，只在內存塊末尾增長元素,性能較好。

參數傳遞

Python中的參數傳遞採用淺複製的值傳遞。

示例：

>>> def swap(a,b):
...   b,a=a,b
...
>>> a = 1
>>> b = 2
>>> swap(1,2)
>>> a
1
>>> b
2

上述示例證實，Python參數傳遞是採用值傳遞的方式。

示例2：

>>> def fun(a):
...   a[0] = 2
...
>>> a = [1]
>>> fun(a)
>>> a
[2]

這個示例則證實採用淺複製的方法進行傳遞。

垃圾回收

Python中的垃圾回收是以引用計數爲主，標記-清除和分代收集爲輔。

一組對象互相引用的狀況稱爲循環引用(交叉引用)，若出現這種狀況引用計數將沒法正確的回收垃圾。，能夠包含其餘對象引用的容器對象（如list, dict, set，甚至class）均可能產生循環引用。

標記 - 清除

「標記-清除」法是爲了解決循環引用問題。

垃圾標記時，先將集合中對象的引用計數複製一份副本(以避免在操做過程當中破壞真實的引用計數值)，而後操做這個副本，遍歷對象集合，將被引用對象的引用計數副本值減1。

根據引用計數副本值是否爲0將集合內的對象分紅兩類，reachable和unreachable，其中unreachable是能夠被回收的對象。

分代回收

分代回收的總體思想是：將系統中的全部內存塊根據其存活時間劃分爲不一樣的集合，每一個集合就成爲一個「代」，垃圾收集頻率隨着「代」的存活時間的增大而減少，存活時間一般利用通過幾回垃圾回收來度量。

弱引用

弱引用是避免循環引用的一種方法，弱引用不記錄引用計數。當一個對象只有弱引用時可能被垃圾回收器回收。

weakref.ref(obj,[callable])用於創建一個指向obj的弱引用，當對象被回收前callable可選參數指定的函數將被執行以進行清理工做。

Python引用的那些坑

使用GC分析Python垃圾回收機制

CPython源代碼分析垃圾回收機制