如何理解Python變量?如何查看變量的內(nèi)存地址？

在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)完python后回過(guò)頭來(lái)看python變量，小編又有了不一樣的感悟。今天我們?cè)俅螐母讓拥慕嵌葋?lái)看python變量，從內(nèi)存地址來(lái)分析python變量的行為?？纯茨懿荒艿玫揭恍└幸饬x的知識(shí)。

一、Python變量

在大多數(shù)語(yǔ)言中，為一個(gè)值起一個(gè)名字時(shí)，把這種行為稱為“給變量賦值”或“把值存儲(chǔ)在變量中”。不過(guò)，Python與許多其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的有所不同，它并不是把值存儲(chǔ)在變量中，而像是把名字“貼”在值的上邊（專業(yè)一點(diǎn)說(shuō)法是將名字綁定了對(duì)象）。所以，有些Python程序員會(huì)說(shuō)Python沒(méi)有變量，只有名字，通過(guò)名字找到它代表的值。

 Python中的變量，與其它開發(fā)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）的不同：

在C語(yǔ)言中，變量類似于一個(gè)“容器”，賦給它的值，裝在容器中：

定義一個(gè)變量 int a = 1;

給變量a重新賦值 a = 2;

把變量a賦值給另外一個(gè)變量b ，int b = a;

會(huì)重新創(chuàng)建一個(gè)變量b（容器），將a中的內(nèi)容復(fù)制粘貼至b中。

在python中，變量類似于名字標(biāo)簽“貼”在值上面，通過(guò)名字找到它代表的值。

定義一個(gè)變量 a = 1

給變量a重新賦值 a = 2

把變量a賦值給另外一個(gè)變量b， b = a

創(chuàng)建新的便利貼b，與a同時(shí)貼到值上

為了對(duì)python中變量的這種情況加深認(rèn)識(shí)，下面適度展開介紹。

1.1 第一點(diǎn)

先說(shuō)明第一點(diǎn)：變量的實(shí)現(xiàn)方式有：引用語(yǔ)義、值語(yǔ)義

python語(yǔ)言中變量的實(shí)現(xiàn)方式就是引用語(yǔ)義，在變量里面保存的是值（對(duì)象）的引用（值所在處內(nèi)存空間的地址）。采用這種方式，變量所需的存儲(chǔ)空間大小一致，因?yàn)槠渲兄恍枰４嬉粋€(gè)引用。而有些語(yǔ)言（例如c）采用的不是這種方式，它們把變量直接保存在變量的存儲(chǔ)區(qū)里，這種方式就稱為值語(yǔ)義。這樣的話，一個(gè)整數(shù)類型的變量就需要保存一個(gè)整數(shù)所需要的空間（例如c語(yǔ)言中int類型占用4個(gè)字節(jié)大?。?。

python中變量與對(duì)象的引用關(guān)系類似于c語(yǔ)言的指針變量與指向地址之間的關(guān)系。

在python的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，對(duì)象分為可變對(duì)象和不可變對(duì)象?；緮?shù)據(jù)類型如int、float，元祖tuple、str是不可變對(duì)象；list（列表）、dict（字典）、set（集合）是可變對(duì)象，可變對(duì)象存儲(chǔ)的元素的引用其實(shí)是沒(méi)有改變的，改變的是其引用指向的值。

采用引用語(yǔ)義存儲(chǔ)的只是一個(gè)變量的值所在的內(nèi)存地址，而不是這個(gè)變量的值本身。

1.2 第二點(diǎn)

現(xiàn)在說(shuō)明第二點(diǎn)：Python中的變量、對(duì)象、引用三者之間的關(guān)系。

在Python里一切皆對(duì)象。Python中，對(duì)象具有三要素：標(biāo)識(shí)(identity)、類型(type)、值(value)。

☆標(biāo)識(shí)(identity)：

用于唯一標(biāo)識(shí)對(duì)象，通常對(duì)應(yīng)對(duì)象在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的地址。使用內(nèi)置函數(shù)id(obj)返回對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)。

☆類型(type)：

類型可以限制對(duì)象的取值范圍和可執(zhí)行的操作。使用內(nèi)置函數(shù)type(obj)返回對(duì)象所屬類型。

對(duì)象中含有標(biāo)準(zhǔn)的頭部信息：類型標(biāo)識(shí)符。標(biāo)識(shí)對(duì)象類型，表示對(duì)象存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的類型。

每一個(gè)對(duì)象都有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頭部信息：

1.類型標(biāo)識(shí)符，去標(biāo)識(shí)對(duì)象的（數(shù)據(jù)）類型；

2.引用計(jì)數(shù)器，記錄當(dāng)前對(duì)象的引用的數(shù)目。

（回收機(jī)制：變量的引用計(jì)數(shù)器為0，自動(dòng)清理。 ※ 較小整數(shù)型對(duì)象有緩存機(jī)制。）

☆值(value)：

表示對(duì)象存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的信息。使用內(nèi)置函數(shù)print(obj)可以直接打印值。

Python中，變量用來(lái)指向任意的對(duì)象，是對(duì)象的引用。Python變量更像是指針（或者說(shuō)Python變量更像“貼簽”），而不是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域（而不是數(shù)據(jù)“容器”）。

Python 中的變量不是裝有對(duì)象的“容器”，而是貼在對(duì)象上的“標(biāo)簽”——給一個(gè)變量賦值，把這個(gè)標(biāo)簽貼到一個(gè)對(duì)象上，重新賦值，是撕下標(biāo)簽貼到另一個(gè)對(duì)象上。

在python中，變量保存的是對(duì)象(值)的引用，采用這種方式，變量的每一次初始化，都開辟了一個(gè)新的空間，將新內(nèi)容的地址賦值給變量。id()函數(shù)可以獲取變量在內(nèi)存中的地址。我們把不同的值賦給變量時(shí)候，地址發(fā)生變化，相同的值地址不發(fā)生變化。下面給出示例：

【順便提示：id()的值不是固定不變的——此值系統(tǒng)為對(duì)象分配的內(nèi)存地址，在你練習(xí)時(shí)顯示的不同值是正常的?！?/p>

下面是字符串的示例：

在Python中，值可以放在內(nèi)存的某個(gè)位置（地址），變量用于引用它們，給變量賦一個(gè)新值，原值不會(huì)被新值覆蓋，變量只是引用了新值。順便說(shuō)明，Python的垃圾回收機(jī)制會(huì)自動(dòng)清理不再被用到的值，所以不用擔(dān)心計(jì)算機(jī)內(nèi)存中充滿被“丟棄”的無(wú)效的值。

1.3 第三點(diǎn)

現(xiàn)在說(shuō)明第三點(diǎn)：可變(mutable) 類型對(duì)象、不可變(immutable) 類型對(duì)象

可變類型對(duì)象，指對(duì)象可以在其 id() 保持固定的情況下改變其取值。

不可變類型對(duì)象，指具有固定值的對(duì)象。不可變對(duì)象包括數(shù)字（numbers）、字符串（strings）和元組（tuples）。這樣的對(duì)象不能被改變。如果必須存儲(chǔ)一個(gè)不同的值，則必須創(chuàng)建新的對(duì)象。不可變對(duì)象不允許對(duì)自身內(nèi)容進(jìn)行修改。如果我們對(duì)一個(gè)不可變對(duì)象進(jìn)行賦值，實(shí)際上是生成一個(gè)新對(duì)象，再讓變量指向這個(gè)對(duì)象。哪怕這個(gè)對(duì)象簡(jiǎn)單到只是數(shù)字 0 和 1。

由于 Python 中的變量存放的是對(duì)象引用，所以對(duì)于不可變對(duì)象而言，盡管對(duì)象本身不可變，但變量的對(duì)象引用是可變的。運(yùn)用這樣的機(jī)制，有時(shí)候會(huì)讓人產(chǎn)生糊涂，似乎可變對(duì)象變化了。如下面的代碼：

i = 73 

i += 2

不可變的對(duì)象的特征沒(méi)有變，依然是不可變對(duì)象，變的只是創(chuàng)建了新對(duì)象，改變了變量的對(duì)象引用。參見下圖：

?

對(duì)于可變對(duì)象，其對(duì)象的內(nèi)容是可以變化的。當(dāng)對(duì)象的內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，變量的對(duì)象引用是不會(huì)變化的。如下面的例子。

m=[5,9] 

m+=[6]

參見下圖：

?

二、總結(jié)

Python變量指的是名字綁定了對(duì)象（綁定就是將一個(gè)對(duì)象與一個(gè)名字聯(lián)系起來(lái)）。

綁定時(shí)，變量就是名字。

使用時(shí)，變量代表對(duì)象的引用。

變量改變的只有綁定關(guān)系。

深入學(xué)習(xí)：

https://docs.python.org/zh-cn/3.9/reference/datamodel.html#objects-values-and-types

補(bǔ)充說(shuō)明：

對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型（列表、集合、字典），如果添加某一項(xiàng)元素，或者添加幾個(gè)元素，不會(huì)改變其本身的地址，只會(huì)改變其內(nèi)部元素的地址引用，但是如果對(duì)其重新賦值時(shí)，就會(huì)重新賦予地址覆蓋就地址，這時(shí)地址就會(huì)發(fā)生改變。示例代碼如下：

list_ = [1,2,3,4]
print(list_, id(list_))
list_.append(5)
print(list_, id(list_))
#如上代碼，因?yàn)閍ppend前后的list_仍然是同一個(gè)對(duì)象，只是對(duì)象的值發(fā)了改變，所以地址不變。
 
#再如下面的代碼
print(list_, id(list_), id(list_[1]))#打印列表、列表的地址、第二個(gè)元素的地址
list_[1] = 'aaa'   #修改列表
print(list_, id(list_), id(list_[1]))#打印列表、列表的地址、第二個(gè)元素的地址
#不難發(fā)發(fā)現(xiàn)：列表變了、列表的地址沒(méi)有變、列表內(nèi)部元素變了、列表內(nèi)部元素的地址變了

測(cè)試運(yùn)行如下圖所示：

到此這篇Python變量的進(jìn)階分析就介紹到這了,更多Python學(xué)習(xí)內(nèi)容請(qǐng)搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章。