如果元组是不可变的,那么为什么它可以包含可变项?
当一个可变项(如列表)被修改时,它所属的元组保持不可变,这似乎是一个矛盾。
如果元组是不可变的,那么为什么它可以包含可变项?
当一个可变项(如列表)被修改时,它所属的元组保持不可变,这似乎是一个矛盾。
这是一个很好的问题。
关键的见解是元组无法知道其中的对象是否可变。使对象可变的唯一方法是拥有一个更改其数据的方法。一般来说,没有办法检测到这一点。
另一个见解是 Python 的容器实际上并不包含任何东西。相反,它们保留对其他对象的引用。同样,Python 的变量与编译语言中的变量不同。相反,变量名称只是名称空间字典中的键,它们与相应的对象相关联。Ned Batchhelder 在他的博客文章中很好地解释了这一点。无论哪种方式,对象只知道它们的引用计数;他们不知道这些引用是什么(变量、容器或 Python 内部)。
这两个见解一起解释了您的谜团(为什么当底层列表发生变化时,“包含”列表的不可变元组似乎会发生变化)。事实上,元组并没有改变(它对其他对象的引用仍然与之前相同)。元组不能改变(因为它没有变异方法)。当列表更改时,元组没有收到更改通知(列表不知道它是由变量、元组还是另一个列表引用)。
当我们讨论这个话题时,这里有一些其他想法可以帮助您完成关于元组是什么、它们如何工作以及它们的预期用途的心理模型:
元组的特征较少在于它们的不变性,而更多地在于它们的预期目的。
元组是 Python 在一个屋檐下收集异构信息的一种方式。例如,
s = ('www.python.org', 80)
将字符串和数字组合在一起,以便主机/端口对可以作为套接字(复合对象)传递。从这个角度来看,拥有可变组件是完全合理的。
不变性与另一个属性hashability 密切相关。但是哈希性并不是一个绝对的属性。如果元组的组件之一不可散列,则整个元组也不可散列。例如,t = ('red', [10, 20, 30])
不可散列。
最后一个示例显示了一个包含字符串和列表的 2 元组。元组本身不是可变的(即它没有任何改变其内容的方法)。同样,字符串是不可变的,因为字符串没有任何变异方法。列表对象确实具有变异方法,因此可以更改。这表明可变性是对象类型的一个属性——有些对象具有可变方法,有些则没有。这不会因为对象是嵌套的而改变。
记住两件事。首先,不变性不是魔术——它只是缺少变异方法。其次,对象不知道哪些变量或容器引用了它们——它们只知道引用计数。
希望,这对你有用:-)
据我了解,这个问题需要重新表述为一个关于设计决策的问题:为什么 Python 的设计者选择创建一个可以包含可变对象的不可变序列类型?
要回答这个问题,我们必须考虑元组的用途:它们用作快速、通用的序列。考虑到这一点,很明显为什么元组是不可变的,但可以包含可变对象。以机智:
元组快速且内存高效:元组比列表创建速度更快,因为它们是不可变的。不变性意味着可以使用常量折叠将元组创建为常量并按原样加载。这也意味着它们的创建速度更快,内存效率更高,因为不需要过度分配等。它们比随机项目访问的列表慢一点,但解包速度更快(至少在我的机器上)。如果元组是可变的,那么对于这些目的它们就不会那么快了。
元组是通用的:元组需要能够包含任何类型的对象。它们习惯于(快速)执行可变长度参数列表之类的操作(通过*
函数定义中的运算符)。如果元组不能保存可变对象,那么它们对于这样的事情将毫无用处。Python 必须使用列表,这可能会减慢速度,并且肯定会降低内存效率。
所以你看,为了实现它们的目的,元组必须是不可变的,而且还必须能够包含可变对象。如果 Python 的设计者想要创建一个不可变对象来保证它“包含”的所有对象也是不可变的,那么他们将不得不创建第三种序列类型。收益不值得额外的复杂性。
首先,“不可变”这个词对不同的人可能意味着许多不同的东西。我特别喜欢 Eric Lippert 在他的博文[存档 2012-03-12 ] 中对不变性进行分类的方式。在那里,他列出了这些类型的不变性:
这些可以以各种方式组合以产生更多种类的不变性,我相信还有更多。您似乎对深度(也称为传递)不变性感兴趣的那种不变性,其中不可变对象只能包含其他不可变对象。
关键在于,深度不变性只是众多不变性中的一种。您可以采用您喜欢的任何一种,只要您知道您的“不可变”概念可能与其他人的“不可变”概念不同。
您不能更改id
其项目的。所以它总是包含相同的项目。
$ python
>>> t = (1, [2, 3])
>>> id(t[1])
12371368
>>> t[1].append(4)
>>> id(t[1])
12371368
我会在这里冒个险,说这里的相关部分是,虽然您可以更改包含在元组中的列表的内容或对象的状态,但您无法更改的是对象或列表在那里。如果你有一些依赖于 thing[3] 作为列表的东西,即使是空的,那么我可以看到这很有用。
元组是不可变的,因为元组本身不能扩展或收缩,而不是包含自身的所有项目都是不可变的。否则元组是枯燥的。