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[Python] 使用 copy 模組複製物件

Last Updated on 2021-10-05 by Clay

在 Python 中最容易導致程式錯誤的原因之一，就是 List 物件內值的意外改變。很多人剛遇到這個問題，臉上的表情就好像見鬼了一般，可能還會嚷嚷 Python 壞掉了也不一定 XD

一個最最簡單的例子，就是 List 物件跟著賦予的來源一起進行了更動。以下看個簡單的範例：

# coding: utf-8


def main():
    # Init
    a = [[1, 1], [2, 2]]
    b = a

    # Append
    a.append([3, 3])

    # Print
    print('a:', a)
    print('b:', b)


if __name__ == '__main__':
    main()



Output:

a: [[1, 1], [2, 2], [3, 3]]
b: [[1, 1], [2, 2], [3, 3]]

很奇怪，對吧？明明增加了新值的只有 a 變數啊！

這個原因其實很單純，因為 b 只是一個共享 a 值的新變數名稱罷了。我們可以使用 id() 函式瞧瞧：

# coding: utf-8


def main():
    # Init
    a = [[1, 1], [2, 2]]
    b = a

    # Append
    a.append([3, 3])

    # Print
    print('a id:', id(a))
    print('b id:', id(b))


if __name__ == '__main__':
    main()



Output:

a id: 140219101052168
b id: 140219101052168

會發現，a 和 b 真的是同樣的值，只是變數名稱不一樣罷了。

但這很麻煩啊，通常我們撰寫程式並不希望使用兩個同樣值卻不一樣名稱的變數，而是希望 b 能『複製』a 的值，但以後不論增減值，a 和 b 都是毫不相關的。

這時候，就輪到 Python 中的 copy 模組登場了。

淺複製（Shallow）與深複製（Deep）

Python 的 copy 模組中，有分成淺複製（shallow copy）以及深複製（deep copy）兩類。


淺複製（shallow copy）

『淺複製』使用 copy() 函式，能夠讓複製的物件獨立，也就是 a 和 b 已經無關了，新增新的值也不會影響到 b。

# coding: utf-8
import copy


def main():
    # Init
    a = [[1, 1], [2, 2]]
    b = copy.copy(a)

    # Change
    a.append([3, 3])

    # Print
    print('a:', a)
    print('a id:', id(a))
    print('='*50)
    print('b:', b)
    print('b id:', id(b))


if __name__ == '__main__':
    main()



Output:

a: [[1, 1], [2, 2], [3, 3]]
a id: 140378660764744
==================================================
b: [[1, 1], [2, 2]]
b id: 140378660765000

但是淺複製跟深複製還是不一樣的。也就是雖然 a 變數新增、刪減元素不會影響到 b，但若是直接更動 a 變數內 b 已經參考的元素，則還是會對 b 產生影響。

# coding: utf-8
import copy


def main():
    # Init
    a = [[1, 1], [2, 2]]
    b = copy.copy(a)

    # Change
    a[0][0] = 0

    # Print
    print('a:', a)
    print('a id:', id(a))
    print('='*50)
    print('b:', b)
    print('b id:', id(b))


if __name__ == '__main__':
    main()



Output:

a: [[0, 1], [2, 2]]
a id: 140223083543624
==================================================
b: [[0, 1], [2, 2]]
b id: 140223083543880

可以看到， [1, 1] 的第一個元素都被改變了。要防止這種事情發生，只能使用 deepcopy()。


深複製（deep copy）

『深複製』使用 deepcopy() 函式，能讓 a 和 b 兩個變數完全分離，是徹徹底底地複製。

# coding: utf-8
import copy


def main():
    # Init
    a = [[1, 1], [2, 2]]
    b = copy.deepcopy(a)

    # Change
    a.append([3, 3])
    a[0][0] = 0

    # Print
    print('a:', a)
    print('a id:', id(a))
    print('='*50)
    print('b:', b)
    print('b id:', id(b))


if __name__ == '__main__':
    main()



Output:

a: [[0, 1], [2, 2], [3, 3]]
a id: 140719924018248
==================================================
b: [[1, 1], [2, 2]]
b id: 140719924018504

可以看到，這次就算修改 a 中的元素也不會影響到 b 了。

References

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