Python中的可变性

我们称一个对象为可变的（mutable），如果它在创建后其值可以被更改。一个对象是不可变的（immutable），如果它的值在创建时就固定下来，且永远无法改变。不可变的值本质上是只读的。在本章中，我们将探讨 Python 中的可变性，以及两类对象各自的优缺点。

可变性

在 Python 中，通常对象的类型决定了它是可变还是不可变。例如，列表是可变的。当你创建一个列表后，可以通过多种方式对其进行修改，如下所示：

1k = [10, 20, 30]
2k[1] = 7  # k 现在是 [10, 7, 30]
3print(k)
4k.append(5)  # k 现在是 [10, 7, 30, 5]
5print(k)
6del k[2]  # k 现在是 [10, 7, 5]
7print(k)

还有许多其他方式可以修改列表，但这里不再一一列举，因为这些操作在 Python 中非常常见。

元组与列表几乎完全相似，唯一的区别在于它们是不可变的。一旦创建了元组，就无法以任何方式更改它。你不能添加或删除元素，也不能用其他值替换某个元素。如果你尝试对元组执行上述代码，会发生以下情况：

1t = (10, 20, 30)
2t[1] = 7  # TypeError: 元组不支持赋值
3t.append(5)  # AttributeError: 元组没有 append 方法
4del t[2]  # TypeError: 元组不支持删除

你根本无法对元组执行任何可变操作。所有可用于修改列表的操作在元组上都不可用，因此元组一旦创建就永远无法改变。

需要注意的一点是：变量本身并不是对象——变量仅持有对对象的引用。因此，以下操作是完全合法的：

1t = (10, 20, 30)
2print(t)
3t = (3, 2, 1)
4print(t)

第一行之后，t 引用了元组 (10, 20, 30)。第二行之后，t 引用了新的元组 (3, 2, 1)。

但是，我们并没有改变原有元组的值。我们只是创建了一个具有新值的新元组，并将变量 t 重新指向这个新元组。原来的元组仍然存在且未被修改，但由于没有任何引用指向它，它最终会被垃圾回收。

除了列表和元组之外，还有其他几种可变的数据类型，包括字典和集合。同时，也存在多种不可变的数据类型，包括字符串、冻结集合（set 的不可变版本）以及数字类型。

数字是不可变的

顺便提一下，你可能会惊讶地发现数字在 Python 中是不可变的。这是因为数字在 Python 中也是对象，如果它们是可变的，将会导致一些非常奇怪的行为。想象下面这段代码：

1a = 3
2b = a
3a = 4
4
5print(a, b)

第一行创建了一个值为 3 的 int 对象，并将其赋给变量 a（变量 a 引用了这个 int 对象）。第二行将 a 赋给 b，因此变量 b 也引用了同一个 int 对象。

现在，第三行将 a 设置为 4。如果这个操作真的改变了 int 对象的值，那么不仅 a 会等于 4，b 也会等于 4！这显然会造成严重问题。幸运的是，数字是不可变的，因此第三行实际上创建了一个新的 int 对象，值为 4，并将其赋给 a。变量 b 仍然指向原始的 int 对象，其值仍为 3。