python 動態型別雜談之二

囉唆一下： 以下提到的名詞：常數對象、常數、常量都是一樣的東西，是和變數相對的，變數的值可能會變，但常量不會變，比如說1就是1，1.6就是1.6，'a'就是'a'，像這些就是常量

從上一篇我們知道，python在使用一個變數時不需要宣告這個變數的型別，而且在重新賦值的時候，可以存取和原型別不同的常量，那python內部有何實作機制可以讓他有這樣的動態型別特性呢？

答案就是python的所有變數都是一個參考(reference)，當我執行a=1這個指令時，事實上不是讓a存取1這個常數對象，而是直接引用1所在的一個記憶體位址，以下為一個範例讓我們實際驗證這個概念：

In python3 shell:
>>> a = 1
>>> b = 1
>>> id(a) # id(a)這個函數會回傳a所在的記憶體位址，但因為每次python都會任意設定記憶體位址，所以各位讀者測試後所得到的值會與範例不太一樣，但重要的是後面結果
34607448
>>> id(b)
34607448
>>> id(1)
34607448  # a,b,1所在的記憶體位址一樣！

從這個概念也可以知道python為何能夠處理動態型別機制，當我為一個變數存入一個新常量，我只要將變數引用這個新常量所在的記憶體位址，不需要耗費工夫考慮"新常數的size多大？"，"我需要allocate多大的記憶體給變數？"這種C++才會遇到的問題。

但這似乎非常奇怪，所以這些常數對象是一開始就會存在記憶體裡嗎？那世界上無窮多個不同形式的常量(整數常量：1,2,3... ,浮點數常量：'1.3','2.3,... ,字串常量：'a','b','ab',...)都各自存在一個記憶體位置，那記憶體不就永遠不夠了嗎？

並不全是這樣，當然有些是在python最一開始初始化時就被創造出來並存在某位址裡，只要python繼續運作，這些常數對象就永遠不會消失，而有些是執行時需要這個常數對象的時候才會被建構出來，對於a=1這個指令，因為1這個常數對象在python初始化時就被建構出來，所以可以直接引用，但若遇到了a=100000這個指令，python首先會做的，是先建構100000這個對象並讓變數a去引用他。

再來我們要介紹一個新的觀念：mutable object(可變物件)和immutable object(不可變物件)，事實上我們剛剛所說的常量(整數常量：1,2,3... ,浮點數常量：'1.3','2.3,... ,字串常量：'a','b','ab',...)，在python裡面都視為物件(object)，在介紹新的觀念之前，先來一個範例會讓大家比較好了解：

In python3 shell:
>>> a=1  # a == 1
>>> id(a)
10055552
>>> a+=1 # a == 2
>>> id(a)
10055616  # 當a這個變數的內容被程式所改變，並不會影響原本的1這個物件，而是讓a的指針指向位置不同的物件2，所以a所在的記憶體位址會被改變
>>> b=['1'] # b == ['1']
>>> id(b)
140343295524296
>>> b.append('2')  # b == ['1','2']
>>> id(b)
140343295524296  # 當b這個變數的內容被程式所改變，b不會改變引用的記憶體位址，而是改變原本的物件['1']，使之變為['1','2']

上面範例讓a指向一個整數物件，此為一個immutable object，因此無論程式如何操作變數a的值，都不會更改原本的整數物件，而是讓a重新指向不同位址的物件(但若後者的物件不存在的話python會先建構他再讓a重新指向)，而b所指向的是一個list物件，此為mutable object，因此操作b這個變數相當於直接操作這個list物件，而讓物件內容被改變，另外python的dict物件也是屬於這種類型的物件。