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python中的深拷贝与浅拷贝详细介绍

news 2025/9/10 6:58:03

在 Python 中，深拷贝（Deep Copy）和浅拷贝（Shallow Copy）是两种不同的对象复制方式，它们在复制对象时的行为和结果有所不同。以下是详细介绍、使用场景及代码示例。

浅拷贝（Shallow Copy）

定义

浅拷贝创建一个新对象，但只复制原始对象的引用，而不是实际的对象内容。如果原始对象包含可变对象（如列表、字典等），浅拷贝会包含对这些可变对象的引用，而不是它们的副本。

使用场景

简单数据结构：当对象只包含不可变类型（如整数、字符串、元组等）时，浅拷贝可以快速复制对象。
性能优化：浅拷贝比深拷贝更快，因为它只复制引用，不复制实际对象内容。

代码示例

import copy# 创建一个包含可变对象和不可变对象的列表
original_list = [1, 2, [3, 4], 5]# 浅拷贝
shallow_copied_list = copy.copy(original_list)# 修改原始列表中的可变对象
original_list[2][0] = 'X'print("Original List:", original_list)
print("Shallow Copied List:", shallow_copied_list)

输出结果：

Original List: [1, 2, ['X', 4], 5]
Shallow Copied List: [1, 2, ['X', 4], 5]

解释：

original_list 和 shallow_copied_list 都包含对同一个嵌套列表 [3, 4] 的引用。
修改 original_list 中的嵌套列表时，shallow_copied_list 也受到影响，因为它们共享同一个嵌套列表。

深拷贝（Deep Copy）

定义

深拷贝创建一个新对象，并递归地复制原始对象中的所有内容。如果原始对象包含可变对象，深拷贝会创建这些可变对象的副本，而不是引用。

使用场景

复杂数据结构：当对象包含嵌套的可变对象时，深拷贝可以确保完全独立的副本。
避免副作用：当需要修改副本而不影响原始对象时，深拷贝是必要的。

代码示例

import copy# 创建一个包含可变对象和不可变对象的列表
original_list = [1, 2, [3, 4], 5]# 深拷贝
deep_copied_list = copy.deepcopy(original_list)# 修改原始列表中的可变对象
original_list[2][0] = 'X'print("Original List:", original_list)
print("Deep Copied List:", deep_copied_list)

输出结果：

Original List: [1, 2, ['X', 4], 5]
Deep Copied List: [1, 2, [3, 4], 5]

解释：

original_list 和 deep_copied_list 是完全独立的副本。
修改 original_list 中的嵌套列表时，deep_copied_list 不受影响，因为它们是独立的副本。

使用场景及注意事项

浅拷贝

简单数据结构：

当对象只包含不可变类型时，浅拷贝可以快速复制对象。

示例：

original_tuple = (1, 2, 3)
shallow_copied_tuple = copy.copy(original_tuple)
print(shallow_copied_tuple)  # 输出 (1, 2, 3)

性能优化：

浅拷贝比深拷贝更快，因为它只复制引用，不复制实际对象内容。

示例：

original_list = [1, 2, 3]
shallow_copied_list = copy.copy(original_list)
print(shallow_copied_list)  # 输出 [1, 2, 3]

深拷贝

复杂数据结构：

当对象包含嵌套的可变对象时，深拷贝可以确保完全独立的副本。

示例：

original_dict = {'a': 1, 'b': [2, 3]}
deep_copied_dict = copy.deepcopy(original_dict)
original_dict['b'][0] = 'X'
print("Original Dict:", original_dict)  # 输出 {'a': 1, 'b': ['X', 3]}
print("Deep Copied Dict:", deep_copied_dict)  # 输出 {'a': 1, 'b': [2, 3]}

避免副作用：

当需要修改副本而不影响原始对象时，深拷贝是必要的。

示例：

original_list = [[1, 2], [3, 4]]
deep_copied_list = copy.deepcopy(original_list)
original_list[0][0] = 'X'
print("Original List:", original_list)  # 输出 [['X', 2], [3, 4]]
print("Deep Copied List:", deep_copied_list)  # 输出 [[1, 2], [3, 4]]

注意事项

性能问题：
- 深拷贝比浅拷贝更耗时，因为它需要递归复制所有内容。在处理大型数据结构时，要注意性能问题。
循环引用：
- 如果对象中存在循环引用，深拷贝可能会导致无限递归。copy.deepcopy 会处理循环引用，但需要确保对象的结构不会导致无限递归。
自定义对象：
- 如果需要对自定义对象进行深拷贝或浅拷贝，可以实现 __copy__ 和 __deepcopy__ 方法来自定义拷贝行为。