Python中的不可变性

Question

我试图理解Python中的不可变性是如何工作的。由于字符串在Python中是不可变的，我期望每次执行字符串操作时，id都会发生变化，但实际上并没有像预期的那样工作。

例如：对t进行的最后一个操作不会改变它的id。任何想法为什么？

- Newbie

---

相关：关于Python不可变字符串的ID更改 - fredtantini

我真的很讨厌这种优化方式违反了Python语言的语义。根据语言语义，+=操作符之前和之后的t变量的值应该是不同的对象，它们的生命周期（几乎）没有重叠，因此它们不应该共享一个id。 - user2357112

Answer 1

我有一排苹果存储在不同的单元格中 [内存包含变量（我不会进入位级别）]，其中一些为空 [单元中包含垃圾/空值]。

我拿出一个。它在第3个单元格中 [逻辑地址=3]。

我把它涂成蓝色（使用未来技术克隆它以演示不可变性）[对它进行了操作，对整数也可以进行相同的操作]。

我看了看要放在哪里，虽然第4个单元格是空的，但第3个单元格也是（因为“原始”苹果不在这里了）！所以我把它放回第3个单元格中 [尽管我们得到了一个“新”的苹果，但它具有相同的地址]。

---

对于你的t（注意id是CPython中变量的内存地址），情况也是如此，但由于我们在这里谈论“一串苹果”（字符串由字符序列组成），我们必须考虑继续序列的空间量，因此如果我的内存看起来像（_代表任意垃圾数据，'^'代表空格）

H e l l o _ _ _ _ _ B O O M
^ string pointer points here

如果我想把字符串改为"Hello you"，可以考虑使用空格：

H e l l o ^ y o u _ B O O M
^ string pointer points here

但是，如果我想将字符串更改为"Hello world!"，我需要在其他地方寻找"Hello world!"长度的自由空间（我们可能在"BOOM"之后有它，在垃圾回收环境中很可能会这样，看看您的ID如何不同）:

H e l l o ^ y o u _ B O O M _ H e l l o ^ w o r l d ! _ G A R B A G E
                              ^ string pointer points here

- Uriel

---

@B.M. 那里的问题在于与实习类似。我写的基本上就像那边Martijn的评论 - “Python可以自由地重用内存槽。” - Uriel

@B.M. 我不理解你所说的“它不是那样工作的”是什么意思。这个回答所描述的是Python正在为一个新字符串重复使用一个内存地址，因为之前的字符串已经被垃圾回收了。我看了一下链接，但我看不出它如何提供问题描述中现象的另一种解释。 - Rörd

抱歉，我的表达太直接了。我发一些东西来解释我理解的内容。在这个例子中，我认为蓝色的苹果并没有放在第三个单元格里，你只是让绿色的苹果留在那里，在第三个单元格的末尾添加了蓝色的颜料。 - B. M.

这是一个糟糕的解释。很难解释行、苹果或单元格应该是什么，它也没有解释为什么我们能“涂掉”不可变的苹果或者为什么第三个单元格是空闲的。 - user2357112

@user2357112 我已将隐喻添加为蓝色注释。虽然我相信这已经非常清楚了。 - Uriel

Answer 2

只要原始对象不存在，对象的ID可以被重复使用。这不仅适用于字符串，而是适用于所有Python类型。最简单的例子是，您可以检查一个简单object的ID：

>>> print id(object())
140437485756544
>>> print id(object())
140437485756544

然而，如果我们保留先前对象的引用，该ID将不会被重新使用：

>>> a = object()
>>> id(a)
140437485756544
>>> b = object()
>>> id(b)
140437485756560

您可以通过将中间结果（t 中的值）添加到列表中，来在测试中复制相同的行为。

- user4815162342

---

为什么在将“Test”附加到t的前两个测试用例中，id会发生变化？ 这是“随机”的还是Python在这种情况下分配字符串内存的系统方式？ - Preston Martin

@PrestonM，ID不能保证被重复使用 - 可能有其他东西占用了该内存位置（这是CPython实现id的方式）。保证的是活动对象的ID不会改变，并且没有两个不同的（并且活动的）对象将共享相同的ID。 - user4815162342