Python中的变量赋值

引言：

Python中的变量在使用中很流畅，可以不关注类型，任意赋值，对于开发来说效率得到了提升，但若不了解其中的机理，往往也会犯一些小错，让开发进行的不那么流畅，本文就是从语言设计和底层原理的角度，带大家理解Python中的变量。

下面我们从一个简单例子开始：

a = 3

当我们代码中写入a=3时到底发生了啥，从概念上来说，Python会执行三个不同的步骤来完成这个请求：

• 创建了一个对象来代表值3

• 若是a尚未创建会创建一个变量a

• 将变量a和新的对象3进行关联，称变量a为对象3的一个引用
  

上文提到的三个关键字，“对象”、“变量”、“引用”是Python中让变量得以运作的关键，我们在下一小节细细道来。

1 变量、对象、引用

先从概念说起：

对象是分配的一块内存，有足够的空间去表示它们所代表的值。

变量是一个系统表的元素，拥有指向对象的连接的空间。

引用时自动形成的从变量到对象的指针。

接着上文中a=3的三个步骤，咱们增加一句代码:

a = 3
b = a

下面通过一张图表征了两句话执行的结果：

关于b=a引发的操作为b同样也指向了3，建立了从变量b到对象3的引用，此部分实现了python的赋值操作。此部分引出了Python中的赋值操作的秘密，下面咱们先来看一下为什么Python中变量赋值时不用指定变量的类型呢，实际上从上面的概念中已经发现了一个重要定义：

>>> 类型属于对象，而不是变量

为了理解对象类型是如何使用的，我们看一下对一个变量多次赋值的结果：

a = 3
a = 'wali'
a = 3.1415926

从表面上看，a开始是一个整数，接着变成一个字符串，最后变成一个浮点，对于学习过C语言的人来说，这个是无法理解的，但对于python来说，这是可以执行的。看起来像是a的类型在连续改变，实际上我们理解了变量、引用、对象的概念以及“类型属于对象，而不是变量”这些知识后，我们会发现，实际发生了如下的事情：

执行中分别创建了整数类型的对象3，字符串的对象“wali”以及浮点数的对象3.14，变量a并不拥有这些类型，只是简单的通过引用分别指向了三个对象。

进一步深入研究就会发现，从Python语言实现的角度来说，每个对象都包含了一个头部信息，其中就标识了这个对象的类型。

此外，还有一个概念“引用计数器”，我们再来看下，最开始的代码：

a = 3
b = a

可能聪明的读者已经心里默默计算出对于对象3的引用计数器的值为2，分别为变量a和变量b对对象3的引用。是的，引用计数器的定义就是这么明了，用于表征用于指向同一个对象的引用的个数。通过变量间的赋值操作，自动的计算对象的引用计数。

那么，我们又会问引用计数器有啥用呢，为啥要多此一举来计算有多少个变量引用同一个变量呢，此时我们引出一个新的概念：对象的垃圾回收。

2 对象的垃圾回收机制

有一段代码：

a = 3
a = 'wali'
a = 3.1415926

我们会进一步思考，当我把a从指向整数对象3改变为指向字符串对象‘wali'时，那对象3发生了啥 ？难道一直放在内存里，如果对象非常大，那岂不是很占用内存，实际上Python设计者早就为我们考虑的很周全了：

在Python中，每当一个变量名被赋予了一个新的对象，之前的那个对象空间就会被回收（前提为此对象没有被其他的变量名或对象所引用），这种自动回收对象空间的技术叫做垃圾回收。

这里如何判断何时回收，就得用到上一节所说的一个非常重要的概念，对象引用计数器，当计数器值为0标识无变量或对象引用，自动回收对象空间。到此，我们明白了对象引用计数器的重要作用，也理解了，除了我们看到的代码，Python也在默默的为我们做不少自动化的事情。

3 变量所指向的对象不同会有何不同？

#example 1
a = 3
b = a
a = 5

我们回到上面的例子中，如果a发生变化，那么b会跟着发生变化吗？理论上指向同一个对象是会跟着发生变化的，但是这里的答案是不会，因为对象3是数字，不可变对象，所以只能重新创建一个新的对象5，然后a指向对象5，但是如果a所指向的对象是一个可变的对象，比如说列表，就会和我们想的一样b也会跟着发生变化，如下面的例子所示：

#example 2
a = [1,2,3]
b = a
a[0] = 3

L = a is b
>>>True
M  =  a == b
>>>True

那么看下面的例子，例子2 和例子3 有什么区别呢？

#example 3
a = [1,2,3]
b = [1,2,3]
L = a is b
>>>False
M  =  a == b
>>>True

在python中有两种方法检测变量是否相等，is 和 == ，其中==是判断变量所指向的对象的值是否相等，is是判断对象的同一性，如果两个变量精确的指向同一对象，is操作符才会返回True，也可以理解为is操作符，是比较实现引用的指针是否相同，例子2中变量a和变量b指向同一个对象，所以L和M都是True，但是例子三中变量a和变量b指向不同的对象，所以才会出现例子3下面的L和M的值的不一样的情况～但是如果下面的例子又会出现不同的结果：

#example 4
a = 3
b = 3
L = a is b
>>>True
M  =  a == b
>>>True

#example 5
c = [1,2,3]
K = c[2] is a
>>>True

是为什么呢？因为3 为不可变对象，为了节省内存消耗，只会保留一份，不管有多少个引用指向对象3，对象3都只有一份，例子5也很好的证明了这一点～

例子4和例子5中变量和对象的引用关系

课外小知识：

（1）可变类型，值可以改变：主要包括list列表，dict字典；不可变类型，值不可以改变：主要包括：数值类型int、long、bool、float，字符串str，元组tuple

在例子3中变量a和b的所指向的对象为可变对象，并且a和b的地址不一样，但是a和b中的元素所指向的对象其实是一样的，如下图所示

来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/302399063