Python的可变对象与不可变对象
本文作者：杨慧琳
文字编辑：周聪聪
技术总编：张学人
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在初学Python时，经常需要区分“可变对象”和“不可变对象”。其中，可变对象包括列表（list）、字典（dict）等；不可变对象包括整型（int）、浮点型（float）、字符串型（string）和元组（tuple）等。
在进行可变对象与不可变对象的介绍之前，首先分析Python中对象的存储方式。每个对象都有标识、类型和值。对象一旦创建，将生成一个唯一不变的标识，可以把标识理解为对象在内存中的内存地址（ID）。
关于“可变对象”和“不可变对象”的解释较多，为便于理解，我们进行如下定义：
① 可变对象：在ID不变的情况下，可以改变对象的值。
② 不可变对象：对象的值一旦改变，其ID也改变。
在Python中，参数传递模式为共享传参（call by sharing），即函数的各个形式参数获得实参中各个引用的副本。这种方案的结果是，函数可能会修改作为参数传入的可变对象，但无法修改那些对象的标识（即不能把一个对象替换成另一个对象）。
因此，对于当传递的是可变对象时，进行+=或*=等增量赋值是作用于对象本身，就地修改变量值。当传入的是不可变类型时，由于无法真正修改，往往创建新的对象，并赋予其新值。若变量是原对象的最后一个引用，原对象将被当作垃圾回收。
接下来，我们分别以列表（list）和元组（tuple）为例，直观呈现可变对象与不可变对象的区别。
（1）列表的可变性
lst = [1,3,5,7,9]print('ID:',id(lst))lst.append([11,13,15]) #在列表尾部增加一个新的子列表print('lst =',lst)print('new_ID:',id(lst)) #输出新的内存地址可见，将子列表[11,13,15]合并到原列表lst中后，列表值发生变化，但其内存地址ID保持不变。这是由于列表是可变对象，允许在其指向的内存空间就地修改元素，而不生成一个新的对象。（2）元组的不可变性
t = (1,3,5,7,9,11)print('ID:',id(t)) t += (15,17) #往元组内加入新的元素print('t =',t)print('new_ID:',id(t))可见，将元素15、17加入元组t后，t的ID在前后发生变化。这是由于元组本身不可变，在进行“+=”运算符操作时，将创建一个新元组，然后重新绑定给对象t，相当于执行“t=t+(15,17)”，前后并不是同一个对象。
需注意的是，这里的可变性与不可变性是针对具体对象而言。以元组为例，其更确切的定义应是相对不可变性。与多数Python集合（列表、字典、集，等等）一样，元组保存的是对象的引用。如果引用的元素是可变的，即便元组本身不可变，元素依然可变。也就是说，元组的不可变性实质上是指tuple数据结构的物理内容（即保存的引用）不可变，与引用的对象无关。
如下，元组tup的最后一个元素t[-1]引用的是可变列表对象，我们可以直接改变这一元素的值，并令整个元组tup的值发生变化。但由于该可变列表元素的标识（ID）不变，元组的ID也不改变，相当于就地修改了元组中特定元素的值。
tup = (1,3,5,[7,9,11])print('元组tup的ID:%d; 元素tup[-1]的ID:%d' %(id(tup),id(tup[-1])))tup[-1][1]=10print('tup =',tup)print('元组tup的new_ID:%d; 元素tup[-1]的new_ID:%d' %(id(tup),id(tup[-1])))我们进一步尝试修改元组本身的数据结构，在其后面增加新的元素。此时，元组tup的ID发送变化，表示内存中新生成了一个对象，其值为“tup=tup+(15,17)”。若没有其他变量名或对象引用的话，原对象占用的内存空间将被回收。
tup+= (15,17)print('tup=',tup)print('元组tup的new_ID:%d; 元素tup[-3]的new_ID:%d' %(id(tup),id(tup[-3])))综上，若不可变集合保存了可变元素的引用，当可变元素的值发生变化后，不可变集合也会随之改变，但其所含对象的标识不变。
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