Python中的深浅复制

引子

最近遇到了一个问题，在python中对于对象的复制有两种，copy()以及deepcopy()，为了研究他们之间的区别，写下以下博客。
首先查看python的官方文档，获得以下解释：

浅层复制和深层复制之间的区别仅与复合对象 (即包含其余对象的对象，如列表或类的实例) 相关:
一个 浅层复制 会构造一个新的复合对象，而后（在可能的范围内）将原对象中找到的 引用 插入其中。
一个 深层复制 会构造一个新的复合对象，而后递归地将原始对象中所找到的对象的 副本 插入。

为了明白其中的原理，作了以下实验：

简单对象的复制

简单对象是指不包含子对象的对象，也就是只包含普通元素(数字，字符串)的对象，对于简单对象，copy与deepcopy方法没有什么区别，下面的一段代码，能够先看一下效果是怎样的。

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)

执行上面的代码，咱们能够看到执行结果，深复制和浅复制的执行结果是同样的

True # 说明 a 和 b 所指向的对象的内容相同
False # 说明 a 和 b 所指向的不是同一个对象（地址不一样）
True # 说明 a 和 c 所指向的对象的内容相同
False # 说明 a 和 c 所指向的不是同一个对象（地址不一样）

能够用一张图来解释一下，为何简单对象的深浅复制是同样的。

咱们知道，上面的图中，变量a指向一个List对象（或者说是一个List对象的引用），该对象在内存中占用一个地址空间，当简单对象执行copy和deepcopy中的对象时，咱们能够看到不管时深复制仍是浅复制，都是在内存中新开辟一个地址空间，将原来对象中的内容复制过去，同时让b成为新对象的引用。所以，咱们看到a和b指向的对象是不一致的，可是内容是相同的。

复杂对象的复制

复杂对象能够理解为另外包含其余简单对象的对象，也就是包含子对象的对象,例如：List中嵌套List，或者Dict中嵌套List等，对于复杂对象咱们先来看一个简单的程序示例。

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'])

执行结果以下：

False  # 说明 a 和 b 不是同一个对象的引用
True   # 说明 a中的address 和 b 中的 address 是同一个对象。黑人问号脸？？
False  # 说明 a 和 c 不是同一个对象的引用
False  # 说明 a中的address 和 c 中的 address 不是同一个对象

下面我经过一张图，来大概解释一下为何会出现上面的结果。PS：具体对象的对象不必定是按照图中的方式，为了可以说明原理，本图中将子对象的存储空间单独抽出，方便理解。

咱们看到对于复杂对象（包含子对象的对象）的复制，深浅复制在实现原理上就有所不一样了。经过上图咱们能够看到，复杂对象的深浅复制的区别在于复杂对象的子对象。能够看到：

总结

• 对于简单对象，不管是深复制仍是浅复制，咱们能够看到，Python都是采用的直接在内存中开辟新的地址空间，而后将值复制到新的地址空间。
• 对于复杂对象，复杂对象的简单对象部分，按常规的简单对象进行处理，对于复杂对象的子对象部分来讲：深复制是在内存中开辟一个新的空间，而且将子对象复制到新的地址空间，可是对于浅复制而言，咱们能够看到并无对子对象来开辟空间，经过图看到，新复制的对象和原来的对象同时指向了同一个List对象（也就是同一个对象的引用），因此咱们看到a[‘address’]和b[‘address’]同时指向同一个对象。