Python 的可变性

我自己 fork 了一份 iOSFakeRun 项目，并放到了我的私有仓库里。同时，我添加了随机生成路径的代码。可是，我发现代码最后生成的随机路径中，不乏有重复的路径。有一定经验的人，很容易看出这就是 Python 里的 mutability 问题。Python 的可变性其实是一个挺恶心的一点：int 等式不变的，但是 list 等又是可变的。与 C/C++ 等对可变性控制非常严格的语言不同，新手很容易陷入 mutability 中。

我的问题：

coords *= repeat_time

首先，上面的命令是一个浅拷贝。如果 coords 里面的 elements 是 immutable 的，那么，依靠上面的浅拷贝，就会导致 elements 重复。比如：

>>> a=[{"a":1,"b":2},{"a":5,"b":-3}] 
>>> a*=2
>>> print(list(map(id,a)))
[2103007505344, 2103006655552, 2103007505344, 2103006655552]

不难看出，由于 dict 是可变对象，我们采用浅拷贝之后，就会有重复的元素（对于同类型元素，id 一样，元素就是“同一个”）。

如果采用深拷贝：

>>> from copy import deepcopy
>>> a=[{"a":1,"b":2},{"a":5,"b":-3}] 
>>> new_a=[]
>>> for _ in range(2):
...     new_a+=deepcopy(a)
...
>>> a=new_a
>>> print(list(map(id,a)))
[2103009995264, 2103010101760, 2103010105280, 2103010109888]

可以看到，就都不一样了。

对于原问题，我们可以采用同样的方法：

from copy import deepcopy
# ...
new_coords = []
for _ in range(repeat_time):
    new_coords += coords
coords = new_coords

原理

本质上，deepcopy 就是 recursive shallow_copy。举例：

>>> a=[{"a":1,"b":2},{"a":5,"b":-3}] 
>>> new_a=[]
>>> for _ in range(2):
...     for i in a:
...         new_a.append(i.copy())
...
>>> a=new_a
>>> print(list(map(id,a)))
[1588961447424, 1588961447168, 1588961454336, 1588961447360]

我们这里由于已经提前知道了要处理的数据类型，因此不需要递归实现，而只需要实现一个 domain-specific algorithm 即可。

至于完整版本，deepcopy 的具体实现为：

from copy import copy

def deepcopy(obj):
    if isinstance(obj, dict):
        new_obj = {}
        for key, value in obj.items():
            new_obj[key] = deepcopy(value)
        return new_obj
    elif isinstance(obj, list):
        new_obj = []
        for item in obj:
            new_obj.append(deepcopy(item))
        return new_obj
    elif isinstance(obj, set):
        new_obj = set()
        for item in obj:
            new_obj.add(deepcopy(item))
        return new_obj
    elif isinstance(obj, tuple):
        new_obj = ()
        for item in obj:
            new_obj += (deepcopy(item),)
        return new_obj
    else:
        return copy(obj)

而 copy 的实现为：

def copy(obj):
    if isinstance(obj, dict):
        new_obj = {}
        for key, value in obj.items():
            new_obj[key] = value
        return new_obj
    elif isinstance(obj, list):
        new_obj = []
        for item in obj:
            new_obj.append(item)
        return new_obj
    elif isinstance(obj, set):
        new_obj = set()
        for item in obj:
            new_obj.add(item)
        return new_obj
    elif isinstance(obj, tuple):
        new_obj = ()
        for item in obj:
            new_obj += (item,)
        return new_obj
    else:
        return obj