总会踩一次 Python 引用与拷贝的坑

起因是在写刻晴办公桌新功能本地数据保存的时候，需要加载与更新数据，然后就莫名踩了一次动态数据类型的坑。正好借着这个机会整理一下 Python 中的数据类型，以及引用和拷贝相关的知识。虽说网上总结很多，但这一次想要自己记录一遍。

Python 的数据类型与赋值

Python 中变量不需要声明，而是用赋值（=）的方式创建。某种意义上，变量就像指针（但是这个指针也没有类型），指向内存中具体的数据，而赋值就是完成「指向」这一操作。如果等号右边是具体的数据，也顺便完成了数据在内存中的创建操作。

虽说变量没有类型一说，但是具体的数据 Python 还是有类型的，Python 3 有 6 种标准数据类型——Number（数字）、String（字符串）、Tuple（元组）、List（列表）、Set（集合）和 Dictionary（字典）。其中前三种是静态数据类型（不可变），后三种是动态数据类型（可变），具体每一种数据类型的含义不再继续展开。可变与不可变的含义为是否可对该内存中的数据进行修改。

引用与拷贝

从本质上讲，赋值操作即是一种引用，前面提到的「指向」和「引用」含义是一致的。除了初始化这种建立变量到内存数据的引用，对旧变量重新赋值、变量之间互相赋值也是常见的引用，比如b = a。

重新赋值是把就旧变量指向新的数据，而引用变量并不是再创建一份数据，而是把新变量指向赋值变量引用的数据。

以上对于静态数据和动态数据（整体）都是成立的，但是动态数据包含索引操作，比如需要改变列表中第一个数值，就会用到a[0] = xx这样的操作。前面提到动态数据是可变的，索引赋值就是改变同一内存地址数据的操作。所以如果a, b 同时引用了一个列表数据，而对b进行了索引赋值修改，由于a还是指向了同一个已修改的数据，所以会出现反直觉的a也修改了数据的情况。

补充一下代码及输出：

>>> a = [1,2,3]
>>> b = a
>>> b[0] = 2
>>> b
[2, 2, 3]
>>> a
[2, 2, 3]

不过这样引用肯定会遇到需求上的问题——比如有一份原始数据，现要拿出一部分修改/添加，经过校验后返回数据。因为引用数据的修改直接修改了原数据，自然是不妥的。所以需要引入拷贝的概念，即创建一份新内存地址的数据，数据内容和原来一样，但互相独立。

浅拷贝与深拷贝

数据类型可以嵌套，比如列表中套列表。浅拷贝仅拷贝第一层数据，嵌套内的数据还是指向原地址；而深拷贝会将所有嵌套结构都拷贝一份，真正做到两个数据完全独立。

浅拷贝的方法是切片操作（a[:]）、数据类型自带的copy()方法或是copy模块的copy()方法，深拷贝的方法是copy模块的deepcopy()方法。以上概念都过于抽象，建议结合实例进行理解。

实例一：浅拷贝对第一层进行拷贝处理，所以b[0]=[2,2]并不会对a进行修改，但b[0][0]=2由于对第二层修改了数据，a也就随之变动。

>>> a=[[1,2],3]
>>> b=a.copy()
>>> b[0]=[2,2]
>>> b
[[2, 2], 3]
>>> a
[[1, 2], 3]

>>> a=[[1,2],3]
>>> b=a.copy()
>>> b[0][0]=2
>>> b
[[2, 2], 3]
>>> a
[[2, 2], 3]

实例二：深拷贝完全独立数据，所以无论b怎么修改，a不会变动。

>>> import copy
>>> a=[[1,2],3]
>>> b=copy.deepcopy(a)
>>> b[0][0]=2
>>> b
[[2, 2], 3]
>>> a
[[1, 2], 3]

再补一张大佬做的图帮助理解（切片也是浅拷贝哦）：

踩坑场景回顾

回到自己的项目和踩坑时的场景：因为要做圣遗物数据导出与读取功能，避免不了一些本地数据的增删改查操作（实际上删还没做），于是顺利踩坑。当初觉得这种互相引用的方式很蠢，自己写代码的时候肯定会避免这种误导性写法，结果蠢的还是自己。

self.artifact = self.artifacts[self.type][self.archive.currentText()]

等号右侧是读取了所有圣遗物保存方案中的一个，数据类型是字典，其中self.archive.currentText是下拉选择框中的方案名称。选择某一个选项相当于读取了数据，并呈现相关数据结果，也即实时数据。因为本工具实时数据结果就是self.artifact，所以当进行了新的识别后，数据就自动更新到self.artifacts这个所有的方案数据中了。

当初搜遍整个文档，debug 许久，也不明白究竟自己对self.artifacts的数据更新是在哪里完成的，直至回想起 Python 的数据类型。解决方案也非常简单，由于直接对最深层进行拷贝，也不会有浅拷贝与深拷贝相关问题。

self.artifact = self.artifacts[self.type][self.archive.currentText()].copy()

总结

尽管自己可能并不是那么适合做基础技术科普，讲得可能没那么专业全面，可能还有潜在错误（如果有的话请尽快通知我），不过本文的主要目的还是给自己长个记性。

如果下次遇到了莫名其妙的数据突然就被更改了的情况，可能就是在引用和拷贝上踩了坑，不论是我还是身为读者的你。