問題解析：Python中的變量復制備份，為什么沒有達到效果？

背景

在運用Python進行開發代碼過程中，會遇到變量復制備份的場景，但并沒有得到預期的結果，例如下面的例子：

lista = ['a', 'b', [1, 2, 3]]

listb = lista.copy()

lista[2].append(4)

print(lista) # ['a', 'b', [1, 2, 3, 4]]

print(listb) # ['a', 'b', [1, 2, 3, 4]]

代碼本意是將lista復制給listb做個備份，再修改liasta，但是修改后發現listb也一并被修改了，沒有達到備份的效果，這個是什么原因呢？

存儲方式

首先了解一下Python的變量在內存中的存儲方式。在基本數據類型中（包括set、list（tuple， str）、dict）都是采用引用的方式。

也就是說，每個變量都存儲的是這個變量的地址，而不是值本身，就算更復雜的嵌套結構，也是存儲是每個元素的地址而已，用一幅圖來表示。

如上圖所示，用戶看到的是 lista的4個元素值，但是內存中保存的卻是4個元素地址。

當元素是列表時，第一層保存的是列表的地址，第二層保存的是列表元素的地址，第三層才是列表的值。當元素是字典的時候，與列表類似。

列表的增刪改

在明白了變量存儲方式后，繼續看下內存下的增刪改是怎么變化的。

列表修改已有值

新增一個內存塊，再將引用的地址修改為新內存塊的地址。

列表新增一個值

新增一個內存塊，新增一個地址引用。

列表整體重新賦值

刪除變量地址和引用的值，新增地址和引用值的內存塊。

copy與deepcopy的區別

基于以上的理解，再來看兩種copy的區別就會更容易理解了，首先記住一個原則：

copy：不管多么復雜的數據結構，淺拷貝都只會copy一層。

deepcopy：將整個變量內存全部復制一遍，新變量與原變量沒有任何關系。

舉個例子來驗證一下上面的結論：有如下的一段代碼，最終的4個列表值是多少？

注意：引用deepcopy需要導入copy庫。

import copy

a = [1, 2, 3, 4, ['a', 'b']]

b = a

c = copy.copy(a)

d = copy.deepcopy(a)

a.append(5)

a[1] = 20

a[4].append('c')

del a[0]

print(a)

print(b)

print(c)

print(d)

列表b

表示b也引用的a的地址，兩者引用的內存地址是一樣的。因此b和a的關系是緊密相連的，一模一樣。可以通過 id(a) 和id(b)比較，兩者是一樣的。

列表c

由于c是淺拷貝的a列表，因此只copy了第一層，也就是地址層。

所以，當a.append(5)時，新增了一個內存塊，但是c只有前5個內存塊，因此c沒有變化。

繼續a修改了a[1]，然而這個值是屬于第一層，已經copy給了c，因此c也沒有變化。

繼續a修改了子列表，這個時候a復制給c的只是列表的地址，且a中的子列表地址和c中的子列表地址是指向同一個地方的，因此修改了a中子列表，c中的子列表也會相應的改變。

最后刪除a[0]，與修改a[1]一致，與c無關。可以用圖再說明一下。

列表d

由于d是深拷貝的a列表，因此d是將a的地址和值一并復制過來，與a沒有半點關系，也就是說d和a是兩個完全獨立的內存塊，沒有任何交集。因此，后面a的任意修改都與d無關，用圖表示如下。

因此，程序運行出來后的結果就是：

a:[20,3,4,['a','b','c'],5]

b:[20,3,4,['a','b','c'],5]

c:[1,2,3,4,['a','b','c']]

d:[1,2,3,4,['a','b']]

總結

綜上，我們在使用copy的時候，一定要記住：copy只是拷貝了第一層，而deepcopy才是拷貝的全部數據。

因此就不難發現，文章背景中的代碼使用備份功能時，備份列表需要使用deepcopy，而不是簡單的copy。

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