序列赋值引发的Python列表陷进

亦凉 2022-10-10 01:43 154阅读 0赞

序列赋值是Python默认操作，如果使用不当，有可能会掉入语法陷阱。

**+**

`+`是指把两个序列的元素拼接在一起。通常`+`号两侧的序列由相同类型的数据所构成，在拼接的过程中，两个被操作的序列都不会被修改，Python会新建一个包含同样类型数据的序列作为拼接的结果。

比如：

a = [1]
    b = [2]
    c = a + b
    print(a, b, c)
    print(id(a), id(b), id(c))

结果为：

[1] [2] [1, 2]
    2409610524480 2409610523520 2409610523648

**`*`**

如果想要把一个序列复制几份然后再拼接起来，更快捷的做法是把这个序列乘以一个整数。同样，这个操作会产生一个新序列：

>>> l = [1]
    >>> l * 5
    [1, 1, 1, 1, 1]
    >>> 5 * "a"
    'aaaaa'

`+`和`*`都遵循这个规律，不修改原有的操作对象，而是构建一个全新的序列。

**列表套列表的陷进**

猜猜这个结果会是啥：

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    x = ["x"]
    my_list = [x] * 3
    print(my_list)  # [['x'], ['x'], ['x']]
    
    x2 = my_list[2]
    x2[0] = "y"
    print(my_list)

讲道理，应该是`[['x'], ['x'], ['y']]`，但是错了，实际是：

[['y'], ['y'], ['y']]

Unbelievable！给`my_list`的最后一个元素的列表赋值，结果所有三个元素的列表都被赋值了！这反映出`my_list`这三个元素不是3个列表，而是3个列表引用，指向了同一个相同的列表。相当于：

x = ["x"]
    my_list = []
    for i in range(3):
        my_list.append(x)  # 追加相同对象
    
    x2 = my_list[2]
    x2[0] = "y"
    print(my_list)  # [['y'], ['y'], ['y']]

每次都追加了同一个对象到`my_list`。

如果想生成3个不同列表，那么需要在每次迭代中新建列表：

my_list = []
    for i in range(3):
        x = ["x"]  # 新建列表
        my_list.append(x)
    
    x2 = my_list[2]
    x2[0] = "y"
    print(my_list)  # [['x'], ['x'], ['y']]

这样就符合预期了。可以用列表推导简化代码：

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    x = ["x"]
    my_list = [x for i range(3)]
    
    x2 = my_list[2]  
    x2[0] = "y"
    print(my_list)  # [['x'], ['x'], ['y']]

**教训：**

新建列表中的列表，使用列表推导，不要使用`*`运算符。

如果`a * n`这个语句中，序列a里的元素是对其他可变对象的引用的话，就需要格外注意了，这可能不是你想要的效果。

**+=**

a += b虽然意思是a = a + b，但是它背后的特殊方法是`__iadd__`，如果一个类没有实现这个方法的话，Python才会退一步调用`__add__`。`__iadd__`方法会直接在原对象中追加，`__add__`方法会先生成新对象再赋值。

**`*=`**

`+=`的这些概念也适用于`*=`，只是后者对应的是`__imul__`。追加还是新对象，在作用到可变序列和不可变序列时效果明显，示例：

# 可变序列，追加
    >>> l = [1, 2, 3]
    >>> id(l)
    2135319475136
    >>> l *= 2
    >>> l
    [1, 2, 3, 1, 2, 3]
    >>> id(l)
    2135319475136  # id一样
    
    # 不可变序列，新对象
    >>> t = (1, 2, 3)
    >>> id(t)
    2135322139520
    >>> t *= 2
    >>> id(t)
    2135321695424  # id不一样

**元组套列表的陷进**

>>> t = (1, 2, [30, 40])
    >>> t[2] += [50, 60]

猜猜会发生下面4种情况中的哪一种？

a.t变成(1, 2, \[30, 40, 50, 60\])

b.因为tuple不支持对它的元素赋值，所以会抛出TypeError异常

c.以上两个都不是

d.a和b都是对的

因为元组不能赋值，所以我会毫不犹豫的选择b。但实际上答案是d！a和b都是对的，既会赋值成功，也会报错：

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    >>> t = (1, 2, [30, 40])
    >>> t[2] += [50, 60]
    Traceback (most recent call last):
      File "<input>", line 1, in <module>
    TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
    >>> t
    (1, 2, [30, 40, 50, 60])

Oh No！为什么？一、赋值成功，因为t\[2\]指向的是一个可变对象（列表\[30, 40\]），可变对象是能赋值的。二、报错，因为可变对象赋值给了不可变对象（元组t），不可变对象不能赋值。

写成`t[2].extend([50, 60])`能避免这个异常。

**教训：**

*  不要把可变对象放在元组里面。
 *  \+=不是一个原子操作，虽然抛出了异常，但还是完成了操作。

这位巴西作者说到，在他15年的Python生涯中，他还没见过谁在这个地方吃过亏。

**总结**

本文分别介绍了`+`、`*`和列表套列表的陷阱，`+=`、`*=`和元组套列表的陷阱，并分别得出了教训。这是动态语言的弊端，在运行后才能知道有没有类型错误，只能积累代码经验来避免。鱼与熊掌不可兼得，在享受Python语法简洁的便利同时，也得付出运行报错排查麻烦的代价。