Python 表达式 i += x 与 i = i + x 等价吗?

By liuzhijun, 2017-02-05, 分类: Python技术

Python

Python 表达式 i += xi = i + x 等价吗?如果你的回答是yes,那么恭喜你正确了50%,为什么说只对了一半呢? 按照我们的一般理解它们俩是等价的,整数操作时两者没什么异同,但是对于列表操作,是不是也一样呢?先看下面两段代码:

代码1

>>> l1 = range(3)
>>> l2 = l1
>>> l2 += [3]
>>> l1
[0, 1, 2, 3]
>>> l2
[0, 1, 2, 3]

代码2

>>> l1 = range(3)
>>> l2 = l1
>>> l2 = l2 + [3]
>>> l1
[0, 1, 2]
>>> l2
[0, 1, 2, 3]

代码1与代码2中的l2的值是一样的,但是l1的值却不一样,说明 i += xi = i + x 是不等价的,那什么情况下等价,什么情况下不等价呢?

弄清楚这个问题之前,首选得明白两个概念:可变对象(mutable)与不可变对象(immutable)。在 Python 中任何对象都有的三个通用属性:唯一标识、类型、值。

唯一标识:用于标识对象的在内存中唯一性,它在对象创建之后就不会再改变,函数 id()可以查看对象的唯一标识

类型:决定了该对象支持哪些操作,不同类型的对象支持的操作就不一样,比如列表可以有length属性,而整数没有。同样地对象的类型一旦确定了就不会再变,函数 type()可以返回对象的类型信息。

对象的与唯一标识不一样,并不是所有的对象的值都是一成不变的,有些对象的值可以通过某些操作发生改变,值可以变化的对象称之为可变对象(mutable),值不能改变的对象称之为不可变对象(immutable)

不可变对象(immutable)

对于不可变对象,值永远是刚开始创建时候的值,对该对象做的任何操作都会导致一个新的对象的创建。

>>> a = 1
>>> id(a)
32574568
>>> a += 1
>>> id(a)
32574544

整数 “1” 是一个不可变对象,最初赋值的时候,a 指向的是整数对象 1 ,但对变量a执行 += 操作后, a 指向另外一个整数对象 2 ,但对象 1 还是在那里没有发生任何变化,而 变量 a 已经指向了一个新的对象2,常见的不可变对象有:int、tuple、set、str。 imutable.png

可变对象(mutable)

可变对象的值可以通过某些操作动态的改变,比如列表对象,可以通过append方法不断地往列表中添加元素,该列表的值就在不断的处于变化中,一个可变对象赋值给两个变量时,他们共享同一个实例对象,指向相同的内存地址,对其中任何一个变量操作时,同时也会影响另外一个变量。

>>> x = range(3)
>>> y = x

>>> id(x)
139726103041232
>>> id(y)
139726103041232

>>> x.append(3)
>>> x
[0, 1, 2, 3]
>>> y
[0, 1, 2, 3]

>>> id(x)
139726103041232
>>> id(y)
139726103041232

imutable1.png

执行append操作后,对象的内存地址不会改变,x、y 依然指向的是原来同一个对象,只不过是他的值发生了变化而已。

imutable2.png

理解完可变对象与不可变对象后,回到问题本身,+=+的区别在哪里呢?

+= 操作首先会尝试调用对象的 __iadd__方法,如果没有该方法,那么尝试调用__add__方法,先来看看这两个方法有什么区别

_add_ 和 _iadd_ 的区别

>>> hasattr(int, '__iadd__')
False
>>> hasattr(list, '__iadd__')
True

显然,整数对象是没有__iadd__的,而列表对象提供了__iadd__方法。

>>> l2 += [3]  # 使用__iadd__,l2的值原地修改

代码1中的 += 操作调用的是__iadd__方法,他会原地修改l2指向的那个对象本身的值 imutable3.png

>>> l2 = l2 + [3]  # 调用 __add__,创建了一个新的列表,赋值给了l2

而代码2中的 + 操作调用的是 _add_ 方法,该方法会返回一个新的对象,原来的对象保持不变,l1还是指向原来的对象,而l2已经指向一个新的对象。

imutable4.png

以上就是表达式 i += x 与 i = i + x 的区别。因此对于列表进行 += 操作时,会存在潜在的bug,因为l1会因为l2的变化而发生改变,就像函数的参数不宜使用可变对象作为关键字参数一样。


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