讲师中心 微信公众号
AI工具推荐 视频效率加速

Python可变对象与不可变对象区别_底层实现说明

老静小哥_8165

老静小哥_8165

发布时间:2026-03-07 19:59:03

|

292人浏览过

|

来源于php中文网

原创

Python中可变与不可变对象的核心区别在于内存中的值能否被原地修改:不可变对象(如int、str、tuple)修改时创建新对象,id改变;可变对象(如list、dict)可就地修改,id不变,影响所有引用。

python可变对象与不可变对象区别_底层实现说明

Python中可变对象与不可变对象的核心区别,在于对象创建后其**内存中的值能否被原地修改**,这直接决定了赋值、函数传参、容器操作等行为的表现。理解这一点,关键要结合Python的“对象-引用”模型和底层内存管理机制。

不可变对象:值固定,修改即新建

常见的不可变对象包括 int、float、str、tuple、frozenset 等。它们的底层实现中,对象一旦创建,其内部数据(如字符串的字符序列、整数的二进制值)在内存中就被标记为只读;任何看似“修改”的操作(如 s += "x" 或 i += 1),实际都会触发新对象的创建,并让变量指向这个新地址。

  • 例如:a = "hello"; b = a; a += " world" 后,a 指向新字符串对象,b 仍指向原对象,id(a) != id(b)
  • 不可变性使它们天然线程安全,也允许被用作字典的键或集合的元素
  • CPython 中,小整数(-5 到 256)和短字符串有缓存机制,但这属于优化,不改变不可变语义

可变对象:内容可就地变更,引用保持不变

常见可变对象包括 list、dict、set、bytearray 等。它们的底层结构(如 list 的动态数组、dict 的哈希表)预留了修改空间,方法如 .append()、.update()、.add() 都直接操作原对象内存,不改变 id()。

  • 例如:l1 = [1, 2]; l2 = l1; l1.append(3) 后,l2 也变为 [1, 2, 3],因为二者指向同一块内存
  • 这种特性带来便利,也容易引发意外的副作用——尤其在函数参数传递时,若函数内修改了传入的 list,调用方看到的就是已被修改的结果
  • 可变对象不能作为字典键,因为哈希值可能随内容变化而失效(hash() 要求稳定)

底层关键:对象头中的 ob_refcnt 与 ob_type

在 CPython 实现中,每个对象都以 PyObject 结构体开头,包含引用计数(ob_refcnt)和类型指针(ob_type)。是否可变,由类型对象(如 &PyList_Type 或 &PyString_Type)决定其支持哪些操作接口:

python-pro
python-pro

高级 Python 特性、异步编程、性能调优、静态类型、内存管理、Python 内部机制及生态库方面的专家。

下载

立即学习“Python免费学习笔记(深入)”;

  • 不可变类型的 tp_as_sequence 或 tp_as_mapping 中,赋值类方法(如 sq_ass_item)通常为 NULL,尝试修改会抛出 TypeError
  • 可变类型则实现了这些接口,例如 list_setitem 直接写入底层数组,不分配新对象
  • GC(垃圾回收)仅追踪容器类型(如 list/dict),因为它们可能持有其他对象的引用;简单不可变对象(如 int/str)靠引用计数即可管理生命周期

实践建议:何时复制,何时共享

明确意图是避免 bug 的前提:

  • 若需保留原始状态,对可变对象使用浅拷贝:new_list = old_list.copy() 或 new_dict = old_dict.copy();嵌套结构需 copy.deepcopy()
  • 函数设计时,如不希望影响入参,应在函数内主动复制(或文档注明“会修改原对象”)
  • 构造字典键时,优先用 tuple(不可变)而非 list;需要动态构建再转为键,可用 tuple(my_list)
  • 性能敏感场景下,频繁拼接字符串应改用 list.append() + ''.join(),避免因不可变性导致的多次内存分配

不复杂但容易忽略。真正掌握区别,不是背类型列表,而是看 id() 和 is 运算符的行为,再结合 CPython 源码中类型对象的定义方式去验证。

热门AI工具

更多
VibeKnow
VibeKnow Hot

一款AI视频创作工具,主要用于全球首个AI知识视频创作平台,文档、文章、网页,一键生成视频,适合需要提升相关任务效率的用户。

Seko
Seko Hot

一款AI视频创作工具,主要用于商汤科技推出的创编一体的AI短视频创作Agent,适合需要提升相关任务效率的用户。

SkildArt
SkildArt Hot

SkildArt是一款AI文本写作工具,一站式 AI 视觉创作平台。

WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

墨刀AI
墨刀AI Hot

一款AI图像与设计工具,主要用于产品经理的专属智能体,适合需要提升相关任务效率的用户。

豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

讯飞绘文

讯飞绘文是一款由科大讯飞推出的一站式 AIGC 内容运营平台。

UP简历
UP简历 Hot

一款AI办公效率工具,主要用于基于AI技术的免费在线简历制作工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

相关专题

更多
python打包成可执行文件
python打包成可执行文件

本专题为大家带来python打包成可执行文件相关的文章,大家可以免费的下载体验。

1691

2023.07.20

python能做什么
python能做什么

python能做的有:可用于开发基于控制台的应用程序、多媒体部分开发、用于开发基于Web的应用程序、使用python处理数据、系统编程等等。本专题为大家提供python相关的各种文章、以及下载和课程。

4264

2023.07.25

format在python中的用法
format在python中的用法

Python中的format是一种字符串格式化方法,用于将变量或值插入到字符串中的占位符位置。通过format方法,我们可以动态地构建字符串,使其包含不同值。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

1689

2023.07.31

python教程
python教程

Python已成为一门网红语言,即使是在非编程开发者当中,也掀起了一股学习的热潮。本专题为大家带来python教程的相关文章,大家可以免费体验学习。

24857

2023.08.03

python环境变量的配置
python环境变量的配置

Python是一种流行的编程语言,被广泛用于软件开发、数据分析和科学计算等领域。在安装Python之后,我们需要配置环境变量,以便在任何位置都能够访问Python的可执行文件。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

3027

2023.08.04

python eval
python eval

eval函数是Python中一个非常强大的函数,它可以将字符串作为Python代码进行执行,实现动态编程的效果。然而,由于其潜在的安全风险和性能问题,需要谨慎使用。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

3067

2023.08.04

scratch和python区别
scratch和python区别

scratch和python的区别:1、scratch是一种专为初学者设计的图形化编程语言,python是一种文本编程语言;2、scratch使用的是基于积木的编程语法,python采用更加传统的文本编程语法等等。本专题为大家提供scratch和python相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

1163

2023.08.11

python合并两个列表
python合并两个列表

Python是一种强大的编程语言,具有许多方便的功能和工具。在Python中,有多种方法可以合并两个列表。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

596

2023.08.10

Kratos框架HTTP与gRPC服务开发教程
Kratos框架HTTP与gRPC服务开发教程

本专题围绕Kratos框架双协议服务开发,涵盖HTTP路由与处理器编写、参数获取、gRPC服务实现与客户端调用、metadata上下文传递、encoding编解码注册、统一响应封装、超时控制与流式响应实现方法。

0

2026.10.10

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn