Python3教程：copy模块详细用法

Python3教程：copy模块详细用法

copy-对象拷贝模块；提供了浅拷贝和深拷贝复制对象的功能, 分别对应模块中的两个函数 copy() 和 deepcopy()。

1.浅拷贝(Shallow Copies)

copy() 创建的 浅拷贝 是一个新的容器，它包含了对原始对象的内容的引用。也就是说仅拷贝父对象，不会拷贝对象的内部的子对象。即浅复制只复制对象本身，没有复制该对象所引用的对象。比如,当创建一个列表对象的浅拷贝时，将构造一个新的列表，并将原始对象的元素添加给它。

import copyclass MyClass: def __init__(self, name): self.name = name def __eq__(self, other): return self.name == other.name def __gt__(self, other): return self.name > other.namea = MyClass('a')my_list = [a]dup = copy.copy(my_list)print(' my_list:', my_list)print(' dup:', dup)print(' dup is my_list:', (dup is my_list))print(' dup == my_list:', (dup == my_list))print('dup[0] is my_list[0]:', (dup[0] is my_list[0]))print('dup[0] == my_list[0]:', (dup[0] == my_list[0])) my_list: [<__main__.MyClass object at 0x0000026DFF98D128>] dup: [<__main__.MyClass object at 0x0000026DFF98D128>] dup is my_list: False dup == my_list: Truedup[0] is my_list[0]: Truedup[0] == my_list[0]: True

上面的浅拷贝实例中，dup 是由 my_list 拷贝而来, 但是 MyClass 实例不会拷贝，所以 dup 列表与 my_list 中引用的是同一个对象。

2.深拷贝(Deep Copies)

deepcopy() 创建的 深拷贝 是一个新的容器，它包含了对原始对象的内容的拷贝。深拷贝完全拷贝了父对象及其子对象。即创建一个新的组合对象，同时递归地拷贝所有子对象，新的组合对象与原对象没有任何关联。虽然实际上会共享不可变的子对象，但不影响它们的相互独立性。

将上面代码换成 deepcopy()，将会发现其中不同:

import copyclass MyClass: def __init__(self, name): self.name = name def __eq__(self, other): return self.name == other.name def __gt__(self, other): return self.name > other.namea = MyClass('a')my_list = [a]dup = copy.deepcopy(my_list)print(' my_list:', my_list)print(' dup:', dup)print(' dup is my_list:', (dup is my_list))print(' dup == my_list:', (dup == my_list))print('dup[0] is my_list[0]:', (dup[0] is my_list[0]))print('dup[0] == my_list[0]:', (dup[0] == my_list[0])) my_list: [<__main__.MyClass object at 0x000002442E47D128>] dup: [<__main__.MyClass object at 0x00000244352EF208>] dup is my_list: False dup == my_list: Truedup[0] is my_list[0]: Falsedup[0] == my_list[0]: True

列表中的 MyClass 实例不再是同一个的对象引用，而是重新复制了一份, 但是当两个对象被比较时，它们的值仍然是相等的。

3.自定义拷贝行为

可以通过自定义​​__copy__()​​​和 ​​__deepcopy__()​​ 方法来改变默认的拷贝行为。

​​__copy()__ ​​是一个无参数方法，它返回一个浅拷贝对象；

​​__deepcopy()__​​ 接受一个备忘(memo)字典参数,返回一个深拷贝对象。需要进行深拷贝的成员属性都应该传递给 copy.deepcopy() ，以及memo字典，以控制递归。(下面例子将解释memo字典)。

下面的示例演示如何调用这些方法：

import copyclass MyClass: def __init__(self, name): self.name = name def __eq__(self, other): return self.name == other.name def __gt__(self, other): return self.name > other.name def __copy__(self): print('__copy__()') return MyClass(self.name) def __deepcopy__(self, memo): print('__deepcopy__({})'.format(memo)) return MyClass(copy.deepcopy(self.name, memo))a = MyClass('a')sc = copy.copy(a)dc = copy.deepcopy(a)__copy__()__deepcopy__({})

memo字典用于跟踪已经拷贝的值，以避免无限递归。

4.深拷贝中的递归

为了避免拷贝时有递归数据结构的问题， deepcopy()使用一个字典来跟踪已经拷贝的对象。这个字典被传递给 deepcopy() 方法进行检查。

下面示例展示了一个相互关联的数据结构(有向图)，如何通过实现 ​​__deepcopy__()​​ 方法来防止递归。

'''学习中遇到问题没人解答？小编创建了一个Python学习交流QQ群：711312441寻找有志同道合的小伙伴，互帮互助,群里还有不错的视频学习教程和PDF电子书！'''import copyclass Graph: def __init__(self, name, connections): self.name = name self.connections = connections def add_connection(self, other): self.connections.append(other) def __repr__(self): return 'Graph(name={}, id={})'.format( self.name, id(self)) def __deepcopy__(self, memo): print('\nCalling __deepcopy__ for {!r}'.format(self)) if self in memo: existing = memo.get(self) print(' Already copied to {!r}'.format(existing)) return existing print(' Memo dictionary:') if memo: for k, v in memo.items(): print(' {}: {}'.format(k, v)) else: print(' (empty)') dup = Graph(copy.deepcopy(self.name, memo), []) print(' Copying to new object {}'.format(dup)) memo[self] = dup for c in self.connections: dup.add_connection(copy.deepcopy(c, memo)) return duproot = Graph('root', [])a = Graph('a', [root])b = Graph('b', [a, root])root.add_connection(a)root.add_connection(b)dup = copy.deepcopy(root)

Graph 类包括一些基本的有向图方法。可以用一个名称和它所连接的现有节点的列表来初始化一个实例。 add_connection() 方法用于设置双向连接。它也被深拷贝操作符使用。

​​__deepcopy__()​​ 方法打印了它的调用信息，并根据需要管理memo字典内容。它不会复制整个连接列表，而是创建一个新的列表，并将单个连接的副本添加进去。确保在每个新节点被复制时更新memo字典，并且避免递归或重复拷贝节点。与以前一样，该方法在完成时返回拷贝的对象。

Calling __deepcopy__ for Graph(name=root, id=2115579269360) Memo dictionary: (empty) Copying to new object Graph(name=root, id=2115695211072)Calling __deepcopy__ for Graph(name=a, id=2115695210904) Memo dictionary: Graph(name=root, id=2115579269360): Graph(name=root, id=2115695211072) Copying to new object Graph(name=a, id=2115695211184)Calling __deepcopy__ for Graph(name=root, id=2115579269360) Already copied to Graph(name=root, id=2115695211072)Calling __deepcopy__ for Graph(name=b, id=2115695210960) Memo dictionary: Graph(name=root, id=2115579269360): Graph(name=root, id=2115695211072) Graph(name=a, id=2115695210904): Graph(name=a, id=2115695211184) 2115579269360: Graph(name=root, id=2115695211072) 2115695219408: [Graph(name=root, id=2115579269360), Graph(name=a, id=2115695210904)] 2115695210904: Graph(name=a, id=2115695211184) Copying to new object Graph(name=b, id=2115695211240)

第二次遇到根节点时，如果一个节点被已拷贝时， ​​__deepcopy__() ​​检测递归，并从memo字典中重用现有的值，而不是创建一个新对象。

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