Python里面如何拷贝一个对象？

八股文_Python OOD 0 18

参考回答

在 Python 中，拷贝对象通常有两种方式：浅拷贝（shallow copy）和深拷贝（deep copy）。

浅拷贝：仅仅复制对象的引用（即原对象的引用副本），不复制对象包含的嵌套对象。这意味着如果原对象中的某个嵌套对象发生变化，浅拷贝对象中的相同嵌套对象也会变化。
深拷贝：复制对象及其包含的所有对象，包括嵌套对象，从而创建一个全新的对象及其内容，互不影响。

Python 提供了两种方式来进行对象的拷贝：
– 使用 copy() 方法（浅拷贝）
– 使用 copy 模块中的 deepcopy() 函数（深拷贝）

1. 浅拷贝

浅拷贝可以通过以下几种方法进行：
– 使用 copy() 方法
– 使用 copy.copy() 方法
– 使用切片操作

示例：

import copy

# 创建一个包含嵌套列表的对象
original = [1, 2, [3, 4]]

# 浅拷贝方式 1：使用 copy() 方法
shallow_copy1 = original.copy()

# 浅拷贝方式 2：使用 copy 模块的 copy() 方法
shallow_copy2 = copy.copy(original)

# 浅拷贝方式 3：使用切片
shallow_copy3 = original[:]

# 修改嵌套列表，观察是否影响到浅拷贝对象
original[2][0] = 99

print(original)        # 输出 [1, 2, [99, 4]]
print(shallow_copy1)   # 输出 [1, 2, [99, 4]]
print(shallow_copy2)   # 输出 [1, 2, [99, 4]]
print(shallow_copy3)   # 输出 [1, 2, [99, 4]]

在这个示例中，original 对象中的嵌套列表 [3, 4] 被修改为 [99, 4]，而浅拷贝的对象（shallow_copy1、shallow_copy2、shallow_copy3）中的嵌套列表也发生了相应的变化，因为它们只复制了引用，未复制嵌套对象本身。

2. 深拷贝

深拷贝会递归地复制对象及其包含的所有子对象，确保拷贝对象的嵌套对象也会被创建为新的对象。可以通过 copy 模块中的 deepcopy() 函数来实现深拷贝。

示例：

import copy

# 创建一个包含嵌套列表的对象
original = [1, 2, [3, 4]]

# 使用 deepcopy() 进行深拷贝
deep_copy = copy.deepcopy(original)

# 修改原对象的嵌套列表
original[2][0] = 99

print(original)      # 输出 [1, 2, [99, 4]]
print(deep_copy)     # 输出 [1, 2, [3, 4]]

在这个示例中，original 对象中的嵌套列表 [3, 4] 被修改为 [99, 4]，但是 deep_copy 中的嵌套列表并未改变，因为 deepcopy() 创建了一个新的嵌套对象，从而保证了深拷贝对象和原对象的完全独立性。

详细讲解与拓展

1. 浅拷贝的实现

浅拷贝仅复制对象的引用，对于包含嵌套对象（如列表中的列表或字典中的字典）的对象，它仅复制嵌套对象的引用而不创建新的嵌套对象。这样，如果修改原对象的嵌套对象，浅拷贝对象中的嵌套对象也会受到影响。

浅拷贝的常见方法：
- copy() 方法：大多数可变对象（如列表、字典等）都提供了 copy() 方法，返回一个新的对象，但不对嵌套对象进行深拷贝。
- 切片：对于列表，使用切片（[:]）操作也可以实现浅拷贝。
- copy.copy()：这是 copy 模块中的一个函数，功能与 copy() 方法类似，也可以用于浅拷贝。

2. 深拷贝的实现

深拷贝会递归地创建所有子对象的副本，并完全独立于原始对象。copy.deepcopy() 会处理所有嵌套的对象，确保新的拷贝对象与原对象之间完全独立，互不影响。

深拷贝对于包含复杂数据结构（如包含多个嵌套对象的列表、字典）非常有用，尤其是当你需要确保在修改拷贝对象时不影响原对象时。

3. 拷贝与原对象的关系

浅拷贝：新对象与原对象共享嵌套对象的引用，所以它们之间的嵌套对象是共享的。修改嵌套对象会影响到所有浅拷贝的对象。
深拷贝：新对象与原对象完全独立，即使是嵌套对象也会被复制，两个对象之间完全没有任何共享的引用。

4. 不可变对象的拷贝

对于不可变对象（如元组、字符串、数字等），浅拷贝和深拷贝的效果是相同的，因为这些对象本身就不能被修改。拷贝的操作只是创建一个新引用，因此没有必要特别区分浅拷贝和深拷贝。

示例（不可变对象）：

a = 42
b = a  # 直接引用
print(a == b)  # 输出 True
print(a is b)  # 输出 True

总结

浅拷贝：复制对象的引用，而不复制嵌套对象的内容，修改嵌套对象会影响所有拷贝的对象。可以使用 copy() 方法、切片或 copy.copy() 来实现。
深拷贝：递归复制对象及其所有嵌套对象，确保原对象和拷贝对象之间完全独立，修改一个对象不会影响另一个。可以使用 copy.deepcopy() 来实现。

根据具体的需求选择合适的拷贝方式。如果不希望原对象和拷贝对象共享任何引用（特别是嵌套对象），则应使用深拷贝。