Python 表达式 i += x 与 i = i + x 等价吗?

2017-02-05 13:22:45 +08:00
 lzjun

Python 表达式 i += xi = i + x 等价吗?如果你的回答是 yes ,那么恭喜你正确了 50%,为什么说只对了一半呢? 按照我们的一般理解它们俩是等价的,整数操作时两者没什么异同,但是对于列表操作,是不是也一样呢?先看下面两段代码:

代码 1

>>> l1 = range(3)
>>> l2 = l1
>>> l2 += [3]
>>> l1
[0, 1, 2, 3]
>>> l2
[0, 1, 2, 3]

代码 2

>>> l1 = range(3)
>>> l2 = l1
>>> l2 = l2 + [3]
>>> l1
[0, 1, 2]
>>> l2
[0, 1, 2, 3]

代码 1 与代码 2 中的l2的值是一样的,但是l1的值却不一样,说明 i += xi = i + x 是不等价的,那什么情况下等价,什么情况下不等价呢?

弄清楚这个问题之前,首选得明白两个概念:可变对象( mutable )与不可变对象( immutable )。在 Python 中任何对象都有的三个通用属性:唯一标识、类型、值。

唯一标识:用于标识对象的在内存中唯一性,它在对象创建之后就不会再改变,函数 id()可以查看对象的唯一标识

类型:决定了该对象支持哪些操作,不同类型的对象支持的操作就不一样,比如列表可以有 length 属性,而整数没有。同样地对象的类型一旦确定了就不会再变,函数 type()可以返回对象的类型信息。

对象的与唯一标识不一样,并不是所有的对象的值都是一成不变的,有些对象的值可以通过某些操作发生改变,值可以变化的对象称之为可变对象( mutable ),值不能改变的对象称之为不可变对象( immutable )

不可变对象( immutable )

对于不可变对象,值永远是刚开始创建时候的值,对该对象做的任何操作都会导致一个新的对象的创建。

>>> a = 1
>>> id(a)
32574568
>>> a += 1
>>> id(a)
32574544

整数 “ 1 ” 是一个不可变对象,最初赋值的时候,a 指向的是整数对象 1 ,但对变量 a 执行 += 操作后, a 指向另外一个整数对象 2 ,但对象 1 还是在那里没有发生任何变化,而 变量 a 已经指向了一个新的对象 2 ,常见的不可变对象有: int 、 tuple 、 set 、 str 。

可变对象( mutable )

可变对象的值可以通过某些操作动态的改变,比如列表对象,可以通过 append 方法不断地往列表中添加元素,该列表的值就在不断的处于变化中,一个可变对象赋值给两个变量时,他们共享同一个实例对象,指向相同的内存地址,对其中任何一个变量操作时,同时也会影响另外一个变量。

>>> x = range(3)
>>> y = x

>>> id(x)
139726103041232
>>> id(y)
139726103041232

>>> x.append(3)
>>> x
[0, 1, 2, 3]
>>> y
[0, 1, 2, 3]

>>> id(x)
139726103041232
>>> id(y)
139726103041232

执行 append 操作后,对象的内存地址不会改变, x 、 y 依然指向的是原来同一个对象,只不过是他的值发生了变化而已。

理解完可变对象与不可变对象后,回到问题本身,+=+的区别在哪里呢?

+= 操作首先会尝试调用对象的 __iadd__方法,如果没有该方法,那么尝试调用__add__方法,先来看看这两个方法有什么区别

__add__ 和 __iadd__ 的区别

>>> hasattr(int, '__iadd__')
False
>>> hasattr(list, '__iadd__')
True

显然,整数对象是没有__iadd__的,而列表对象提供了__iadd__方法。

>>> l2 += [3]  # 使用__iadd__, l2 的值原地修改

代码 1 中的 += 操作调用的是__iadd__方法,他会原地修改 l2 指向的那个对象本身的值

>>> l2 = l2 + [3]  # 调用 __add__,创建了一个新的列表,赋值给了 l2

而代码 2 中的 + 操作调用的是 __add__ 方法,该方法会返回一个新的对象,原来的对象保持不变, l1 还是指向原来的对象,而 l2 已经指向一个新的对象。

以上就是表达式 i += x 与 i = i + x 的区别。因此对于列表进行 += 操作时,会存在潜在的 bug ,因为 l1 会因为 l2 的变化而发生改变,就像函数的参数不宜使用可变对象作为关键字参数一样。

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24 条回复
lzjun
2017-02-06 13:54:19 +08:00
不好意思哈,标题误导了大家,但是内容绝对没有胡说八道,请明察。那些冷嘲热讽的同学不喜欢内容的可以点『忽略主题』
weyou
2017-02-06 18:19:07 +08:00
不管是不是推广,对这个坑的解释还是很到位的。
siteshen
2017-02-07 12:55:11 +08:00
吓得我赶紧 `help('+=')` 了一下,果然不完全等价。

An augmented assignment expression like "x += 1" can be rewritten as
"x = x + 1" to achieve a similar, but not exactly equal effect. In the
augmented version, "x" is only evaluated once. Also, when possible,
the actual operation is performed *in-place*, meaning that rather than
creating a new object and assigning that to the target, the old object
is modified instead.
josephshen
2017-02-09 01:16:24 +08:00
唉,大半夜随手看到你写的东西,误人子弟。

你试试 x = 0 时, a = 1037490 和 a = 1 这两个情况下运算后的 id ?

你能说明白你写的例子里面 x = 1 时侯, id 差异值的原理吗?

你文章的问题在于,讲了一大堆,看似讲明白了,但其实核心的原理都没说,看似对人有帮助,但是其实读者没法或者说真的了解现象后的原因,当然这和你自己水平也有关系。

但是,但是,我要说的这都不是关键,关键是你知道嘛,这里不欢迎全文转载啊

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