【人生苦短，我学 Python】基础篇——变量和引用（Day2）

绝地灬酷狼 2022-12-28 06:22 143阅读 0赞

> 大家好！我是【AI 菌】，一枚爱弹吉他的程序员。我`热爱AI、热爱编程、热爱分享`！ 这博客是我对学习的一点总结与思考。如果您也对 `深度学习、机器视觉、算法、Python、C++` 感兴趣，可以关注我的动态，我们一起学习，一起进步~  
> 我的博客地址为：[【AI 菌】的博客][AI]  
> 我的Github项目地址是：[【AI 菌】的Github][AI _Github]

[\-> 前往【人生苦短，我学 Python】总目录 <-][-_ _ Python_ _-]

**前言：**

本专栏在保证内容完整性的基础上，力求简洁，旨在让初学者更快地入门Python。这个Python学习专栏我打算分三个阶段：**基础知识、进阶知识、实战训练**。这将是一套完整、高效、循序渐进的Python系列讲解，您可以当做Python学习的入门教程。

![在这里插入图片描述][20201208134604463.gif_pic_center]

--------------------

### 文章目录 ###

*   *  一、初识变量
     *   *  1.1 程序如何执行
         *  1.2 尝试使用第一个变量
     *  二、变量的命名规则
     *  三、变量的赋值
     *   *  3.1 赋值过程
         *  3.2 一次赋多值
         *  3.3 多重赋值
         *  3.4 交换变量的值
     *  四、对引用的理解
     *   *  4.1 理解引用
         *  4.2 del和垃圾回收
         *  4.3 浅拷贝和深拷贝
     *  五、要点总结

--------------------

## 一、初识变量 ##

### 1.1 程序如何执行 ###

在上一篇文章中，我们学会了如何运行第一个程序。那么在运行程序时， Python 都做了些什么呢？下面来深入研究一下。实际上，即便是运行简单的程序， Python 所做的工作也相当多：

print("人生苦短，我学Python!")

运行上述代码时，你将看到如下输出：

人生苦短，我学Python!

其实，当我们开始运行程序时，编辑器将使用 **Python 解释器** 来运行它。 Python 解释器读取整个程序，确定其中每个单词的含义。例如，看到单词 print 时，解释器就会将括号中的内容打印到屏幕，而不会管括号中的内容是什么。

### 1.2 尝试使用第一个变量 ###

下面来尝试在上述程序中使用一个变量。在上面程序开头添加一行代码，并对第 2 行代码进行修改，如下所示：

title = "人生苦短，我学Python!"
    print(title)

运行这个程序，你会发现，输出与上面相同：

人生苦短，我学Python!

实际上，我们添加了一个名为 title 的变量 。每个变量都存储了一个值 。在这里，存储的值为文本 “人生苦短，我学Python!” 。

添加变量导致 Python 解释器需要做更多工作。处理第 1 行代码时，它将文本 “人生苦短，我学Python!” 存储到变量 title 中 ；而处理第 2 行代码时，它将与变量 title 打印到屏幕。

## 二、变量的命名规则 ##

变量不是随便命名的，它的命名规则如下：

*  变量名必须是字母或者\_开头，比如title、title66、\_title等；
 *  变量名的其他部分可以是字母、\_ 或者数字；
 *  变量名不能是关键字，比如for、import之类的。

除此之外，还需要注意的是：Python中变量名大小写是区分的，title和Title表示不同的变量。

其中，以下划线\_开头的标识符（变量）是有特殊意义的，具体如下：

*  以单下划线\_开头的代表不能用 `from xxx import *` 导入，比如 \_module
 *  以双下划线开头的代表类的私有成员，比如 \_\_member
 *  以双下划线开头和结尾的代表python里特殊方法专用的标识，比如\_\_init\_\_()代表类的构造函数，供解释器使用。

## 三、变量的赋值 ##

### 3.1 赋值过程 ###

和C/C++不一样的是，在Python中变量是**不需要声明**的。变量通过首次赋值产生，当超出作用范围时自动消亡。

那么X=1，该赋值在Python中是如何进行的呢？

Pytho中变量的赋值与C/C++有很大不同，其过程如下：

*  在内存中创建对象1
 *  创建变量名X
 *  把变量和对象建立映射关系

在赋值时，是把对象的**引用**而不是值赋值给变量。变量可以引用任何类型的对象。变量没有类型，只有对象有类型。而且**变量在使用前必须被赋值**。

### 3.2 一次赋多值 ###

在Python中可以一次赋多值，比如：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
上述过程，一次性对七个变量赋值，分别赋值为0、1、…、6

### 3.3 多重赋值 ###

在Python中也可以多重赋值，比如：  
![在这里插入图片描述][20201215133305491.png_pic_center]  
上述过程，同时将x，y，z赋值为1。

### 3.4 交换变量的值 ###

在C/C++中交换两个变量的值时，通常需要建立一个中间变量，如下所示：

int a = 7;
    int b = 8;
    int temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;

在Python中，语法更为简单，可以轻松交换两个变量a、b的值。具体做法如下：

a = 7
    b = 8
    a,b = b,a

对比C/C++，可以发现Python的语法更为简捷！

> 注：对于初学者可先了解变量部分即可，下文暂时可不要求掌握，不会影响后面专栏的学习。

## 四、对引用的理解 ##

### 4.1 理解引用 ###

在前面赋值过程中，多次提到了引用。那么在Python中，应该去如何理解引用呢？

Python把一块数据存储在对象中，变量是对象的唯一引用；它们是计算机内存中特殊地点的名字。所有对象都具有**唯一的ID号、类型和值**。对象的类型不会改变，对于可变类型而言，它的值是可变的。

**id（对象）函数**可用于检索对象的ID，也就是内存中的对象的地址。

每一个对象都包含引用计算器，它记录当前有多少个变量正在引用该对象。当给对象指定一个变量，或使对象成为列表或其他包容器的成员时，引用计数增加。

当从包容器中撤销、重新分配或删除对象时，引用计数减少。当引用计数达到0值时，这时没有任何变量引用这个对象，Python的回收机制会自动回收它使用的内存。

注意：del可以用来删除变量，但是不能删除对象。sys.getrefcount(obj)函数可返回给定对象的引用计数。

下面，我们来看一个简单的例子：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
通过赋值语句：a=1，在对象1和变量a之间通过引用建立联系。  
通过内置函数：sys.getrefcount(1)，可知有1565个变量在引用对象。  
通过删除操作：del a，可知del删除的是变量，而不是对象1本身。  
再执行：del a ，报错，是因为变量a已经被删除。

### 4.2 del和垃圾回收 ###

下面举一个简单的例子：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
分析：del删除变量，而不是对象。在删除变量a之后，未经初始化就不能使用它，所以出现图示红色报错。**需要注意的是**：虽然a被删除了，但是b仍然有效，这是因为b指向的对象还在。

Python的垃圾回收：自动垃圾回收，这是Python的一个特点。主要依靠的算法是**引用计数**，当引用计数归零时，对象立即被销毁。也就是说，当 del 删除了对象最后一个引用的时候，对象才会被自动销毁。

### 4.3 浅拷贝和深拷贝 ###

通过给列表分配一个变量能创建对列表的引用，如果要创建列表的副本就要理解浅副本和深副本的概念。

*  列表或其他容器对象的浅拷贝生成对象**本身的拷贝**，并将其包含的对象插入到新对象中。可用分片（object\[:\]）和 copy模块的copy(obj)函数创建。
 *  列表或其他对象容器的深拷贝生成对象**本身的副本**，并递归地生成所有子对象的拷贝，加入到新对象中。可用copy模块的deepcopy(obj)函数创建。

比较两种拷贝的副本，一般情况下表现是一样的。但是当列表内包含另一个列表的情况下，父列表的浅副本将包含对子列表引用，而不是独立副本。其结果是，当更改其内部列表时，从父列表的两个副本中都可见，如下两个例子：

**(1) 通过切片操作符，或者copy.copy()进行浅拷贝**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
通过上面例子，可知：

*  通过id，我们可以知道，变量a、b是指向向相同的列表对象。
 *  c通过切片a\[:\]复制列表，生成新的列表对象。
 *  对原始列表进行修改，切片生成的队列也被修改

**(2) 通过copy.deepcopy()函数进行深拷贝**

![在这里插入图片描述][2020121516512751.png_pic_center]  
从上面里可以看出：

*  进行深拷贝前，要先导入copy模块
 *  调用deepcopy从a生成b，从id可以看出，两个列表为不同的对象
 *  对a进行修改，b保持不变

## 五、要点总结 ##

*  Python是解释型语言，编辑器会使用 Python 解释器 来运行程序。
 *  以下划线\_开头的标识符（变量）是有特殊意义，不能随便命名并使用。
 *  在Python中变量不需要声明，变量在使用前必须被赋值。
 *  在赋值时，是把对象的引用而不是值赋给变量。
 *  del可以用来删除变量，但是不能删除对象。
 *  通过切片操作符，或者copy.copy()进行浅拷贝；通过copy.deepcopy()函数进行深拷贝。
 *  在高级语言中，变量是对内存及其地址的抽象。对于python而言，python的一切变量都是对象，变量的存储，采用了引用语义的方式，存储的只是一个变量的值所在的内存地址，而不是这个变量的只本身。
 *  Python一切皆对象。

[AI]: https://blog.csdn.net/wjinjie
[AI _Github]: https://github.com/Keyird/DeepLearning-TensorFlow2.0
[-_ _ Python_ _-]: https://blog.csdn.net/wjinjie/category_10042192.html
[20201208134604463.gif_pic_center]: /images/20221120/984ff6925e55426f817909b3d51f4945.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201215132411990.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20201215133305491.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201215133305491.png#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201215144905436.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020121515413110.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201215164334892.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqaW5qaWU=,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[2020121516512751.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020121516512751.png#pic_center