《Abaqus GUI程式開發指南（Python語言）》——2.5 動态類型簡介

本節書摘來自異步社群《abaqus gui程式開發指南（python語言）》一書中的第2章，第2.5節,作者： 賈利勇 , 富琛陽子 , 賀高 , 周正光 更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。

前面講述了python中常用的資料類型，可以看出，在python語言中使用變量時，都沒有聲明變量的存在以及類型，但變量還可以工作。這一點與靜态編譯語言c、c++或java有很大的差別。這就是python語言的動态類型模型。

在python語言中，資料類型是在運作過程中自動決定的，而不是通過代碼聲明。變量在指派的時候才被建立，它可以引用任何類型的對象，變量和對象分别存儲在記憶體中的不同位置，兩者通過連結進行關聯。

對于下列代碼：

python将會執行3個不同的步驟去完成這個請求，這些步驟反映了python語言中所有指派的操作過程。

（1）建立一個新對象來代表數字5。

（2）建立一個變量a。

（3）将變量a與新對象a相關聯。

在python中從變量到對象的連結稱作引用。也就是說，引用是一種關系，以記憶體中的指針形式實作。一旦變量被使用（也就是被引用），python自動跟随這個變量到對象的連結。

2.5.1　類型的歸屬

在python語言中，類型屬于對象，不屬于變量，我們可以對一個變量進行多次指派，且允許每次指派的類型不同，例如：

【執行個體2.20】單變量多次指派

上述代碼中，變量a一開始是整型，然後變成一個字元串，最後變成了浮點數。這一點，在c語言中是無法了解的。但是在python中，了解起來就很簡單，因為變量名根本沒有類型。實際上python的變量就是在特定的時間引用了一個特定的對象，而對象是具有類型的，每個對象都包含了一個頭部資訊，其中标記了對象的類型。

可以看出，python代碼比通常慣用的代碼更加靈活，如果能正确地使用python，代碼能夠自動以多種類型進行工作。

2.5.2　垃圾回收機制

在執行個體2.20中，當重新給變量a指派時，它前一個引用對象是會發生變化的。在python中，每當一個變量名被賦予了一個新的對象時，且之前的那個對象沒有被其他變量名或對象所引用的話，那麼之前的那個對象占用的空間就會被回收，這種自動回收對象占用空間的技術叫作垃圾回收。

在python内部，垃圾回收是如何實作的呢？實際上，每個對象中都保持了一個計數器，計數器記錄了目前指向該對象的引用次數，也就是該對象被引用的次數。一旦這個計數器被設定為零，這個對象的記憶體空間就會被自動回收。

垃圾回收最直接且可感受的好處就是，可以在腳本中任意使用該對象而不需要考慮釋放記憶體空間。與c和c++這樣的底層語言相比，省去了大量基礎代碼。

2.5.3　共享引用及原處修改

首先看一個兩個變量的重複指派執行個體。

【執行個體2.21】

該執行個體中，第一行建立了對象5，并将變量a與之關聯，第二行建立了變量b，變量b也成為對象5的一個引用。實際上，變量a和變量b都引用了相同的對象，都指向了相同的記憶體空間，這在python語言中叫作共享引用——多個變量名引用同一對象。

對上述代碼做如下修改：

第三行代碼建立了一個新的對象'five'，并設定a對這個新的對象進行引用，而b仍然繼續引用之前的對象5。

與其他語言不同，在python中，給一個變量賦一個新的值，并不是替換了原始的對象，而是重新建立一個不同的對象，并讓這個變量去引用這個新的對象。實際效果就是，對一個變量指派，僅僅會影響被指派的變量。

但是，也有一些特殊的情況，當引用一些可變對象時，在原處對對象進行修改時，就會出現不一樣的情況。例如，在一個清單中對某一個偏移位置進行重新指派時，會改變這個清單對象，而不是生成一個新的對象。首先看一個容易了解的執行個體：

【執行個體2.22】

由程式執行結果可以看出，上述執行個體中一開始變量a和b都引用了清單對象[1,2,3]，後來當對a重新指派後，建立了新的對象999，并讓a引用了這個新的對象，整個過程中b并沒有發生變化，這與前面的執行個體類似，同屬于共享引用的範疇。

然而，清單中的元素都是通過其索引位置進行讀取的，例如：

其中，a[0]引用的是對象1，a[1]引用的是對象2，a[2]引用的是對象3。當然，清單自身也是一個對象，接下來對上述代碼做一下簡單的修改，就會出現明顯不同的結果。

【執行個體2.23】

在上述程式中，我們沒有改變a，隻是改變了a所引用對象的一個元素，這類修改會覆寫清單對象中的某些部分，它不僅僅會影響變量a，也會同時影響變量b，因為它們引用的是同一個清單對象。對于這種在原處修改的對象，共享引用時需要加倍小心，不注意的話非常容易出錯。

如果不希望上述情況出現時，需要使用python的對象複制，而不是建立引用。python有多種複制清單的方法，現列舉如下。

【執行個體2.24】清單對象複制

這種情況下，對a的修改不會影響b，因為b引用的是a所引用對象的複制，兩個變量指向了不同的記憶體區域。需要注意的是，這種分片技術不能用于集合和字典等非序列類型的對象中。

除了上述複制方法之外，還可以使用copy()函數實作，例如：

【執行個體2.25】copy()函數

另外，需要注意的是，copy()函數可以用于集合或者字典等無序的對象類型中。

**

2.5.4　共享引用和相等**

由于python的引用機制，在python程式中有兩種不同的方法去檢查兩個變量是否相等，以下面的共享引用來說明。

【執行個體2.26】

上述代碼中，第一種判斷方法是采用“==”操作符，測試兩個變量所引用的對象是否有相同的值。第二種方法“is”操作符，是檢查對象的同一性，如果兩個變量a和b均指向同一個對象，它會傳回true，是以這是一種更嚴格的相等測試。如果兩個變量名引用的對象值相等，但是是不同的對象，那麼在使用“is”操作符進行判斷時，它會傳回false，例如：

【執行個體2.27】

上面的代碼中，第一行建立了一個清單對象[1,2,3]和變量a，并将變量a與之關聯，第二行又建立了一個清單對象[1,2,3]和變量b，變量a和b引用的對象數值相同，卻不是同一個對象。

另外，需要特别注意的就是，當我們對小的數字采用上述同樣的操作時，傳回的結果會有所不同，例如：

【執行個體2.28】

為什麼這組測試的結果和執行個體2.27測試的結果互相沖突呢？原因就是，對于小的整數和字元串，python會将其緩存并複用，是以在本執行個體中才會出現a和b引用的是同一個對象的現象。

如果讀者想弄清楚一個對象被引用的次數的話，可以使用sys子產品下的getrefcount函數來查詢一個對象被引用的次數。例如：