Python学习笔记 之 变量进阶

目录

 

目标

01. 变量的引用

1.1 引用的概念

1.2 变量引用 的示例

思考和C中引用的不一样

1.3 函数的参数和返回值的传递

python 深入理解 赋值、引用、拷贝、作用域

02. 可变和不可变类型

哈希 (hash)（C#中有）

C3 GetHashCode

03. 局部变量和全局变量

3.1 局部变量

3.2 全局变量

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目标

• 变量的引用

• 可变和不可变类型

• 局部变量和全局变量

01. 变量的引用

• 变量 和 数据 都是保存在 内存 中的

• 在 Python 中 函数 的 参数传递 以及 返回值 都是靠 引用 传递的

1.1 引用的概念

在 Python 中

• 变量 和 数据 是分开存储的

• 数据 保存在内存中的一个位置

• 变量 中保存着数据在内存中的地址

• 变量 中 记录数据的地址，就叫做 引用

• 使用 id() 函数可以查看变量中保存数据所在的 内存地址

注意：如果变量已经被定义，当给一个变量赋值的时候，本质上是 修改了数据的引用

• 变量 不再 对之前的数据引用

• 变量 改为 对新赋值的数据引用

 

a = 'ABC'
时， Python 解释器干了两件事情：
1. 在内存中创建了一个'ABC'的字符串；
2. 在内存中创建了一个名为 a 的变量，并把它指向'ABC'。

也可以把一个变量 a 赋值给另一个变量 b，这个操作实际上是把变量 b
指向变量 a 所指向的数据，例如下面的代码：

a = 'ABC'
b = a
a = 'XYZ'
print(b)

最后一行打印出变量 b 的内容到底是'ABC'呢还是'XYZ'？如果从数学意
义上理解，就会错误地得出 b 和 a 相同，也应该是'XYZ'，但实际上 b 的
值是'ABC'，让我们一行一行地执行代码，就可以看到到底发生了什么事：
执行 a = 'ABC'，解释器创建了字符串'ABC'和变量 a，并把 a 指向'ABC'：

 

 

 

1.2 变量引用 的示例

在 Python 中，变量的名字类似于 便签纸 贴在 数据 上

• 定义一个整数变量 a，并且赋值为 1

代码	图示
a = 1

• 将变量 a 赋值为 2

代码	图示
a = 2

• 定义一个整数变量 b，并且将变量 a 的值赋值给 b

代码	图示
b = a

变量 b 是第 2 个贴在数字 2 上的标签

思考和C中引用的不一样

 

#include 

using namespace std;

void main()
{

	int a = 100;
	int b = 100;

	printf("&a = %d ; &b = %d\n", &a, &b);

	int c = a;
	printf("&c = %d; &a = %d\n", &c, &a);

	system("pause");

}

 

1.3 函数的参数和返回值的传递

在 Python 中，函数的 实参/返回值 都是是靠 引用 来传递来的

​

#include 

using namespace std;

void test(int num)
{
	printf("&num : %d\n", &num);
}

void main()
{

	int a = 100;
	printf("&a is %d\n", &a);
	test(a);

	system("pause");

}

函数返回的也是引用。

def test(num):

    print("在函数内部 %d 对应的内存地址是 %d" % (num, id(num)))

    # 1> 定义一个字符串变量
    result = "hello"

    print("函数要返回数据的内存地址是 %d" % id(result))

    # 2> 将字符串变量返回，返回的是数据的引用，而不是数据本身
    return result

# 1. 定义一个数字的变量
a = 10

# 数据的地址本质上就是一个数字
print("a 变量保存数据的内存地址是 %d" % id(a))

# 2. 调用 test 函数，本质上传递的是实参保存数据的引用，而不是实参保存的数据！
# 注意：如果函数有返回值，但是没有定义变量接收
# 程序不会报错，但是无法获得返回结果
r = test(a)

print("%s 的内存地址是 %d" % (r, id(r)))

python 深入理解 赋值、引用、拷贝、作用域

Refs: https://www.cnblogs.com/jiangzhaowei/p/5740913.html

02. 可变和不可变类型

• 不可变类型，内存中的数据不允许被修改：

  • 数字类型 int, bool, float, complex, long(2.x)

  • 字符串 str

  • 元组 tuple

  • 

  • 地址不变，内容可以修改。

• 可变类型，内存中的数据可以被修改：

  • 列表 list

  • 字典 dict

a = 1
a = "hello"
a = [1, 2, 3]
a = [3, 2, 1]
demo_list = [1, 2, 3]
​
print("定义列表后的内存地址 %d" % id(demo_list))
​
demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10
​
print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_list))
​
demo_dict = {"name": "小明"}
​
print("定义字典后的内存地址 %d" % id(demo_dict))
​
demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"
​
print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_dict))
​

注意：字典的 key 只能使用不可变类型的数据

注意

1. 可变类型的数据变化，是通过 方法 来实现的

2. 如果给一个可变类型的变量，赋值了一个新的数据，引用会修改

   • 变量 不再 对之前的数据引用

   • 变量 改为 对新赋值的数据引用

方法修改值地址不变

赋值地址变化

 

哈希 (hash)（C#中有）

• Python 中内置有一个名字叫做 hash(o) 的函数

  • 接收一个 不可变类型 的数据作为 参数

  • 返回 结果是一个 整数

• 哈希 是一种 算法，其作用就是提取数据的 特征码（指纹）

  • 相同的内容 得到 相同的结果

  • 不同的内容 得到 不同的结果

  • 

• 在 Python 中，设置字典的 键值对 时，会首先对 key 进行 hash 已决定如何在内存中保存字典的数据，以方便 后续 对字典的操作：增、删、改、查

  • 键值对的 key 必须是不可变类型数据

  • 键值对的 value 可以是任意类型的数据

• C3 GetHashCode

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Change
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int a = 10;
            int b = 10;
            int c = 100;
            c = a;
       
            a.GetHashCode();
            Console.WriteLine("-----------------------------");
            Console.WriteLine("{0}, {1}, {2}", a.GetHashCode(), b.GetHashCode(), c.GetHashCode());

            Console.Read();
        }

    }
}

 

03. 局部变量和全局变量

• 局部变量 是在 函数内部 定义的变量，只能在函数内部使用

• 全局变量 是在 函数外部定义 的变量（没有定义在某一个函数内），所有函数 内部 都可以使用这个变量

提示：在其他的开发语言中，大多 不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

3.1 局部变量

• 局部变量 是在 函数内部 定义的变量，只能在函数内部使用

• 函数执行结束后，函数内部的局部变量，会被系统回收

• 不同的函数，可以定义相同的名字的局部变量，但是 彼此之间 不会产生影响

局部变量的作用

• 在函数内部使用，临时 保存 函数内部需要使用的数据

• def demo1():
  ​
      num = 10
  ​
      print(num)
  ​
      num = 20
  ​
      print("修改后 %d" % num)
  ​
  ​
  def demo2():
  ​
      num = 100
  ​
      print(num)
  ​
  demo1()
  demo2()
  ​
  print("over")

  def demo1():
  
      # 定义一个局部变量
      # 1> 出生：执行了下方的代码之后，才会被创建
      # 2> 死亡：函数执行完成之后
      num = 10
  
      print("在demo1函数内部的变量是 %d" % num)
  
  
  def demo2():
  
      num = 99
  
      print("demo2 ==> %d" % num)
      pass
  
  # 在函数内部定义的变量，不能在其他位置使用
  # print("%d" % num)
  
  demo1()
  demo2()
  

   

​

# 全局变量
num = 10


def demo1():

    print("demo1 ==> %d" % num)


def demo2():

    print("demo2 ==> %d" % num)


demo1()
demo2()

局部变量的生命周期

• 所谓 生命周期 就是变量从 被创建 到 被系统回收 的过程

• 局部变量 在 函数执行时 才会被创建

• 函数执行结束后 局部变量 被系统回收

• 局部变量在生命周期 内，可以用来存储 函数内部临时使用到的数据

3.2 全局变量

• 全局变量 是在 函数外部定义 的变量，所有函数内部都可以使用这个变量

# 全局变量
num = 10


def demo1():

    # 希望修改全局变量的值
    # 在 python 中，是不允许直接修改全局变量的值
    # 如果使用赋值语句，会在函数内部，定义一个局部变量
    num = 99

    print("demo1 ==> %d" % num)


def demo2():

    print("demo2 ==> %d" % num)


demo1()
demo2()

注意：函数执行时，需要处理变量时 会：

1. 首先 查找 函数内部 是否存在 指定名称 的局部变量，如果有，直接使用

2. 如果没有，查找 函数外部 是否存在 指定名称 的全局变量，如果有，直接使用

3. 如果还没有，程序报错！

1) 函数不能直接修改 全局变量的引用

• 全局变量 是在 函数外部定义 的变量（没有定义在某一个函数内），所有函数 内部 都可以使用这个变量

• 注意：只是在函数内部定义了一个局部变量而已，只是变量名相同 —— 在函数内部不能直接修改全局变量的值

提示：在其他的开发语言中，大多 不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

• 在函数内部，可以 通过全局变量的引用获取对应的数据

• 但是，不允许直接修改全局变量的引用 —— 使用赋值语句修改全局变量的值

注意：只是在函数内部定义了一个局部变量而已，只是变量名相同 —— 在函数内部不能直接修改全局变量的值

2) 在函数内部修改全局变量的值

• 如果在函数中需要修改全局变量，需要使用 global 进行声明

# 全局变量
num = 10


def demo1():

    # 希望修改全局变量的值 - 使用 global 声明一下变量即可
    # global 关键字会告诉解释器后面的变量是一个全局变量
    # 再使用赋值语句时，就不会创建局部变量
    global num

    num = 99

    print("demo1 ==> %d" % num)


def demo2():

    print("demo2 ==> %d" % num)


demo1()
demo2()

3) 全局变量定义的位置

• 为了保证所有的函数都能够正确使用到全局变量，应该 将全局变量定义在其他函数的上方

# 注意：在开发时，应该把模块中的所有全局变量
# 定义在所有函数上方，就可以保证所有的函数
# 都能够正常的访问到每一个全局变量了
num = 10
# 再定义一个全局变量
title = "黑马程序员"
# 再定义一个全局变量
name = "小明"


def demo():

    print("%d" % num)
    print("%s" % title)
    print("%s" % name)

# # 再定义一个全局变量
# title = "黑马程序员"

demo()

# # 再定义一个全局变量
# name = "小明"

注意

• 由于全局变量 c，是在调用函数之后，才定义的，在执行函数时，变量还没有定义，所以程序会报错！

代码结构示意图如下

4) 全局变量命名的建议

• 为了避免局部变量和全局变量出现混淆，在定义全局变量时，有些公司会有一些开发要求，例如：

• 全局变量名前应该增加 g_ 或者 gl_ 的前缀

提示：具体的要求格式，各公司要求可能会有些差异

gl_num = 10
# 再定义一个全局变量
gl_title = "黑马程序员"
# 再定义一个全局变量
gl_name = "小明"


def demo():

    # 如果局部变量的名字和全局变量的名字相同
    # pycharm会在局部变量下方显示一个灰色的虚线
    num = 99

    print("%d" % num)
    print("%s" % gl_title)
    print("%s" % gl_name)

# # 再定义一个全局变量
# title = "黑马程序员"

demo()