Python函数中修改变量（值传递、引用传递、可变对象、不可变对象）的深入思考

在Python中，如果将数字、字符串等传入到函数中，再改变其值，我们会发现：当函数结束时，该变量不会发生改变。

In [20]: def q(x):
    ...:     x = 2
    ...:

In [21]: a = 1

In [22]: q(a)

In [23]: a
Out[23]: 1

我们先令a=1，再在函数中让a的值变为2，当函数结束时，打印a的值，依旧为1。有人称类似于a这样的变量为不可变对象（数字、字符、字符串、元祖等）。

In [24]: def p(x):
    ...:     x[0] = 2
    ...:

In [25]: b = [1]

In [26]: p(b)

In [27]: b
Out[27]: [2]

这里我们令b是只有一个元素，且该元素值为1的列表，在函数中我们修改了b[0]的值，退出函数后发现b的值被修改了。有人称类似于b这样的变量为可变对象（列表、字典等）。

我们再深入了解一下，利用id函数（用于求变量地址）

In [31]: def q(x):
    ...:     print(id(x))
    ...:     x = 2
    ...:     print(id(x))
    ...:
    ...:
    ...:

In [32]: a = 1

In [33]: id(a)
Out[33]: 2002568880

In [34]: q(a)
2002568880
2002568912

In [35]: id(a)
Out[35]: 2002568880

这里输出了4个地址，分别是调用函数前a的地址，传入函数时x的地址，x改变后的地址，以及调用结束后a的地址。其中，第三个地址与其他几个地址不同。这里你需要知道，在Python中，同样的值对应唯一一个地址，我们可以看看

In [36]: id(1)
Out[36]: 2002568880

In [37]: c=1

In [38]: id(c)
Out[38]: 2002568880

那么，在函数中发生了什么？我将用下面的图来表示（用画图画的，有点丑）：

有一个内存块，地址是2002568880，该内存块上保存的值是1，我们定义了一个变量，其值为1，也就是让这个变量指向了地址为2002568880的内存块上。

此时，我们调用函数q，它生成了一个新变量x，这个x指向的地址和a指向的地址一样（这里我又画了一个内存块，储存的值为2）

在函数中，我们令x的值为2，也就是让x指向了内存地址为2002568912的内存块，但是请注意，a的指向并未发生改变。如下图

所以我们退出函数时，a的值未发生改变。

同样的，我们对b进行分析。假设b是一个长度为100的列表，其中

In [60]: b[0] = 1

In [61]: b[1] = 2

In [62]: b[99] = 2

我们再看看这三个元素的地址

In [63]: id(b[0])
Out[63]: 2002568880

In [64]: id(b[1])
Out[64]: 2002568912

In [65]: id(b[99])
Out[65]: 2002568912

和之前的1、2的地址完全相同！更加说明了对于任意一个数，地址是唯一的。

也就是说，数组的表示形式应该是如下图所示，b指向的是一个内存块，这个内存块存储了b[0]到b[99]的所有地址。

此时，定义一个函数p，修改b[99]的值

In [73]: def p(x):
    ...:     x[99] = 1
    ...:
    ...:

In [74]: b[99]
Out[74]: 2

In [75]: p(b)

In [76]: b[99]
Out[76]: 1

b[99]的值被修改了。

发生了什么？

在调用函数的过程中，首先生成x变量，指向了b指向的内存块。

再对x[99]赋值，指向了1所在的内存块

退出函数之后，x被丢弃，但b依然指向这个列表，而这个列表的内部元素已经被修改了。所以b[99]变成了1。

 

所以大家应该明白了，为什么数字、字符、字符串、元祖都是值传递，因为你传递进去生成了一个新的变量x，你修改x的值无非是修改了x指向的内存块，而对原变量没有影响。

而对于列表，字典这种能增删的变量类型，通过新变量x能修改内部元素指向的地址（但不改变x的指向），因而也会导致原变量被修改。

所以，抛弃掉可变对象，不可变对象，值传递，引用传递这些概念吧，你需要理解的是函数调用时的机制：有一实际参数a，在调用时产生一个新的变量x（形式参数），x和a指向相同的地址。如果对x赋值，意味着改变了x指向的内存块，而不改变a的值。如果x是列表，对x[0]赋值，则改变了x[0]指向的内存块，而又因为x[0]的地址是存放在列表中，a又指向了这个列表，因此a也被修改了。

如果你理解了上面，那么下面的情况你也应该理解了。

In [77]: def t(x):
    ...:     x = [55,66]
    ...:

In [78]: c = [1,2,3]

In [79]: t(c)

In [80]: c
Out[80]: [1, 2, 3]

你需要记住的是对x赋值，相当于改变了x指向的内存地址。而对c无关。