Python 标准库 copy 深拷贝和浅拷贝

Python 的内置标准库 copy 提供了浅拷贝和深拷贝复制对象的功能, 分别对应模块中的两个函数 copy() 和 deepcopy()。

快速示例

以下是一些示例：

import copy

a = [1, 2, ['a', 'b']] # 原对象
 
b = a                  # 赋值，传引用
c = copy.copy(a)       # 浅拷贝
d = copy.deepcopy(a)   # 深拷贝
 
a.append(3)            # 修改对象a
a[2][0] = 0          # 修改原对象列表元素中的第一个值
 
print( '原内容：', a, '# 原对象修改后的值')
print( '再赋值：', b, '# 只是引用，就是原对象')
print( '浅拷贝：', c, '# 受到对象内部对象的变化，外部的不受影响')
print( '深拷贝：', d, '# 不受原对象的变化')
'''
原内容： [1, 2, [0, 'b'], 3] # 原对象修改后的值
再赋值： [1, 2, [0, 'b'], 3] # 只是引用，就是原对象
浅拷贝： [1, 2, [0, 'b']] # 受到对象内部对象的变化，外部的不受影响
深拷贝： [1, 2, ['a', 'b']] # 不受原对象的变化
'''

可以用 https://pythontutor.com/live.html 进行在线测试，观看实时效果。

背景

Python 的赋值语句不复制对象，而是创建目标和对象的绑定关系。对于自身可变，或包含可变项的集合，有时要生成副本用于改变操作，而不必改变原始对象。

浅拷贝(Shallow Copies)

copy() 创建的 浅拷贝 是一个新的容器，它包含了对原始对象的内容的引用。也就是说仅拷贝父对象，不会拷贝对象的内部的子对象。即浅复制只复制对象本身，没有复制该对象所引用的对象。比如,当创建一个列表对象的浅拷贝时，将构造一个新的列表，并将原始对象的元素添加给它。内部元素的变化会影响到原数据和新复制的数据。

深拷贝(Deep Copies)

deepcopy() 创建的 深拷贝 是一个新的容器，它包含了对原始对象的内容的拷贝。深拷贝完全拷贝了父对象及其子对象。即创建一个新的组合对象，同时递归地拷贝所有子对象，新的组合对象与原对象没有任何关联。虽然实际上会共享不可变的子对象，但不影响它们的相互独立性。

总结

总结如下：

• 由于 Python 内部引用计数的特性，对于不可变对象，浅拷贝和深拷贝的作用是一致的，就相当于复制了一份副本，原对象内部的不可变对象的改变，不会影响到复制对象
• 浅拷贝的拷贝。其实是拷贝了原始元素的引用（内存地址），所以当拷贝可变对象时，原对象内可变对象的对应元素的改变，会在复制对象的对应元素上，有所体现
• 深拷贝在遇到可变对象时，又在内部做了新建了一个副本。所以，不管它内部的元素如何变化，都不会影响到原来副本的可变对象

再精减：

• 直接赋值：其实就是对象的引用（别名）。
• 浅拷贝(copy)：拷贝父对象，不会拷贝对象的内部的子对象，就是说对象的第一层变化不影响新对象的值。
• 深拷贝(deepcopy)： copy 模块的 deepcopy 方法，完全拷贝了父对象及其子对象。

功能

提供的接口有：

• copy.copy(x)：返回 x 的浅层复制。
• copy.deepcopy(x[, memo])：返回 x 的深层复制。
• exception copy.Error：针对模块特定错误引发。

浅层与深层复制的区别仅与复合对象（即包含列表或类的实例等其他对象的对象）相关：

• 浅层复制 构造一个新的复合对象，然后（在尽可能的范围内）将原始对象中找到的对象的 引用 插入其中。
• 深层复制 构造一个新的复合对象，然后，递归地将在原始对象里找到的对象的 副本 插入其中。

深度复制操作通常存在两个问题, 而浅层复制操作并不存在这些问题：

• 递归对象 (直接或间接包含对自身引用的复合对象) 可能会导致递归循环。
• 由于深层复制会复制所有内容，因此可能会过多复制（例如本应该在副本之间共享的数据）。

deepcopy() 函数用以下方式避免了这些问题：

• 保留在当前复制过程中已复制的对象的 "备忘录" （memo） 字典；以及
• 允许用户定义的类重载复制操作或复制的组件集合。

此模块不复制诸如模块、方法、堆栈跟踪、堆栈帧、文件、套接字、窗口或任何类似类型的类型。它通过原封不动地返回原始对象来“复制”函数和类（浅层和深层）；这与 pickle 模块处理这些问题的方式兼容。

其他

字典的浅层复制可以使用 dict.copy() 方法，而列表的浅层复制可以通过赋值整个列表的切片完成，例如，copied_list = original_list[:]。

类可以使用与控制序列化（pickling）操作相同的接口来控制复制操作，关于这些方法的描述信息请参考 pickle 模块。实际上，copy 模块使用的正是从 copyreg 模块中注册的 pickle 函数。

副本是一个数据的完整的拷贝，如果我们对副本进行修改，它不会影响到原始数据，物理内存不在同一位置。视图是数据的一个别称或引用，通过该别称或引用亦便可访问、操作原有数据，但原有数据不会产生拷贝。如果我们对视图进行修改，它会影响到原始数据，物理内存在同一位置。

有时我们要区分视图是不是只读视图。

自定义拷贝行为

可以通过自定义 _copy__() 和 __deepcopy__() 方法来改变默认的拷贝行为。

• __copy()__ 是一个无参数方法，它返回一个浅拷贝对象；
• __deepcopy()__ 接受一个备忘(memo)字典参数,返回一个深拷贝对象。需要进行深拷贝的成员属性都应该传递给 copy.deepcopy() ，以及memo字典，以控制递归。(下面例子将解释memo字典)。

想要为一个类定义它自己的拷贝操作实现，可以通过定义特殊方法 __copy__() 和 __deepcopy__()。 调用前者以实现浅层拷贝操作；该方法不必传入额外参数。 调用后者以实现深层拷贝操作；它应转入一个参数，即 memo 字典。 如果 __deepcopy__() 实现需要创建一个组件的深层拷贝，它应当调用 deepcopy() 函数并以该组件作为第一个参数而以该 memo 字典作为第二个参数。。 memo 字典应当被当作不透明对象来处理。

参考

• https://docs.python.org/zh-cn/3/library/copy.html
• https://www.cnblogs.com/jhao/p/8656923.html
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/57893374

更新时间：2022-06-09 16:43:52 标签：python copy 复制 拷贝