Python中，函數(shù)參數(shù)由實(shí)參傳遞給形參的過程，是由參數(shù)傳遞機(jī)制來控制的。通過學(xué)習(xí)《Python函數(shù)值傳遞和引用傳遞》一節(jié)我們知道，根據(jù)實(shí)際參數(shù)的類型不同，函數(shù)參數(shù)的傳遞方式分為值傳遞和引用傳遞(又稱為地址傳遞)，本節(jié)將對(duì)這兩種傳遞機(jī)制做深度剖析。

Python函數(shù)參數(shù)的值傳遞機(jī)制

所謂值傳遞，實(shí)際上就是將實(shí)際參數(shù)值的副本(復(fù)制品)傳入函數(shù)，而參數(shù)本身不會(huì)受到任何影響。

值傳遞的方式，類似于《西游記》里的孫悟空，它復(fù)制一個(gè)假孫悟空，假孫悟空具有的能力和真孫悟空相同，可除妖或被砍頭。但不管這個(gè)假孫悟空遇到什么事，真孫悟空都不會(huì)受到任何影響。與此類似，傳入函數(shù)的是實(shí)際參數(shù)值的復(fù)制品，不管在函數(shù)中對(duì)這個(gè)復(fù)制品如何操作，實(shí)際參數(shù)值本身不會(huì)受到任何影響。

下面程序演示了函數(shù)參數(shù)進(jìn)行值傳遞的效果：

def swap(a, b) :

# 下面代碼實(shí)現(xiàn)a、b變量的值交換

a, b = b, a

print("swap函數(shù)里，a的值是", a, "；b的值是", b)

a = 6

b = 9

swap(a , b)

print("交換結(jié)束后，變量a的值是", a, "; 變量b的值是", b)

運(yùn)行上面程序，將看到如下運(yùn)行結(jié)果：

swap函數(shù)里，a的值是 9 ；b的值是 6

交換結(jié)束后，變量a的值是 6 ；變量b的值是 9

從上面的運(yùn)行結(jié)果來看，在 swap() 函數(shù)里，a 和 b 的值分別是 9、6，交換結(jié)束后，變量 a 和 b 的值依然是 6、9。從這個(gè)運(yùn)行結(jié)果可以看出，程序中實(shí)際定義的變量 a 和 b，并不是 swap() 函數(shù)里的 a 和 b 。

正如前面所講的，swap() 函數(shù)里的 a 和 b 只是主程序中變量 a 和 b 的復(fù)制品。下面通過示意圖來說明上面程序的執(zhí)行過程。

上面程序開始定義了 a、b 兩個(gè)局部變量，這兩個(gè)變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示意圖如圖 1 所示。

主棧區(qū)中 a、b 變量存儲(chǔ)示意圖

當(dāng)程序執(zhí)行 swap() 函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入 swap() 函數(shù)，并將主程序中的 a、b 變量作為參數(shù)值傳入 swap() 函數(shù)，但傳入 swap() 函數(shù)的只是 a、b 的副本，而不是 a、b 本身。進(jìn)入 swap() 函數(shù)后，系統(tǒng)中產(chǎn)生了 4 個(gè)變量，這 4 個(gè)變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示意圖如圖 2 所示。

主棧區(qū)的變量作為參數(shù)值傳入swap()函數(shù)后存儲(chǔ)示意圖

當(dāng)在主程序中調(diào)用 swap() 函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)分別為主程序和 swap() 函數(shù)分配兩塊棧區(qū)，用于保存它們的局部變量。將主程序中的 a、b 變量作為參數(shù)值傳入 swap() 函數(shù)，實(shí)際上是在 swap() 函數(shù)棧區(qū)中重新產(chǎn)生了兩個(gè)變量 a、b，并將主程序棧區(qū)中 a、b 變量的值分別賦值給 swap() 函數(shù)棧區(qū)中的 a、b 參數(shù)(就是對(duì) swap() 函數(shù)的 a、b 兩個(gè)變量進(jìn)行初始化)。此時(shí)，系統(tǒng)存在兩個(gè) a 變量、兩個(gè) b 變量，只是存在于不同的棧區(qū)中而己。

程序在 swap() 函數(shù)中交換 a、b 兩個(gè)變量的值，實(shí)際上是對(duì)圖 2 中灰色區(qū)域的 a、b 變量進(jìn)行交換。交換結(jié)束后，輸出 swap() 函數(shù)中 a、b 變量的值，可以看到 a 的值為 9，b 的值為 6，此時(shí)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示意圖如圖 3 所示。

swap()函數(shù)中a、b 交換之后的存儲(chǔ)示意圖

對(duì)比圖 3 與圖 1，可以看到兩個(gè)示意圖中主程序棧區(qū)中 a、b 的值并未有任何改變，程序改變的只是 swap() 函數(shù)棧區(qū)中 a、b 的值。這就是值傳遞的實(shí)質(zhì)：當(dāng)系統(tǒng)開始執(zhí)行函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)形參執(zhí)行初始化，就是把實(shí)參變量的值賦給函數(shù)的形參變量，在函數(shù)中操作的并不是實(shí)際的實(shí)參變量。

Python函數(shù)參數(shù)的引用傳遞

如果實(shí)際參數(shù)的數(shù)據(jù)類型是可變對(duì)象(列表、字典)，則函數(shù)參數(shù)的傳遞方式將采用引用傳遞方式。需要注意的是，引用傳遞方式的底層實(shí)現(xiàn)，采用的依然還是值傳遞的方式。

下面程序示范了引用傳遞參數(shù)的效果：

def swap(dw):

# 下面代碼實(shí)現(xiàn)dw的a、b兩個(gè)元素的值交換

dw['a'], dw['b'] = dw['b'], dw['a']

print("swap函數(shù)里，a元素的值是",\

dw['a'], "；b元素的值是", dw['b'])

dw = {'a': 6, 'b': 9}

swap(dw)

print("交換結(jié)束后，a元素的值是",\

dw['a'], "；b元素的值是", dw['b'])

運(yùn)行上面程序，將看到如下運(yùn)行結(jié)果：

swap函數(shù)里，a元素的值是 9 ；b元素的值是 6

交換結(jié)束后，a元素的值是 9 ；b元素的值是 6

從上面的運(yùn)行結(jié)果來看，在 swap() 函數(shù)里，dw 字典的 a、b 兩個(gè)元素的值被交換成功。不僅如此，當(dāng) swap() 函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，主程序中 dw 字典的 a、b 兩個(gè)元素的值也被交換了。這很容易造成一種錯(cuò)覺，即在調(diào)用 swap() 函數(shù)時(shí)，傳入 swap() 函數(shù)的就是 dw 字典本身，而不是它的復(fù)制品。但這只是一種錯(cuò)覺，下面還是結(jié)合示意圖來說明程序的執(zhí)行過程。

程序開始創(chuàng)建了一個(gè)字典對(duì)象，并定義了一個(gè) dw 引用變量(其實(shí)就是一個(gè)指針)指向字典對(duì)象，這意味著此時(shí)內(nèi)存中有兩個(gè)東西：對(duì)象本身和指向該對(duì)象的引用變量。此時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)存中的存儲(chǔ)示意圖如圖 4 所示：

主程序創(chuàng)建了字典對(duì)象后存儲(chǔ)示意圖

接下來主程序開始調(diào)用 swap() 函數(shù)，在調(diào)用 swap() 函數(shù)時(shí)，dw 變量作為參數(shù)傳入 swap() 函數(shù)，這里依然采用值傳遞方式：把主程序中 dw 變量的值賦給 swap() 函數(shù)的 dw 形參，從而完成 swap() 函數(shù)的 dw 參數(shù)的初始化。值得指出的是，主程序中的 dw 是一個(gè)引用變量(也就是一個(gè)指針)，它保存了字典對(duì)象的地址值，當(dāng)把 dw 的值賦給 swap() 函數(shù)的 dw 參數(shù)后，就是讓 swap() 函數(shù)的 dw 參數(shù)也保存這個(gè)地址值，即也會(huì)引用到同一個(gè)字典對(duì)象。圖 5 顯示了 dw 字典傳入 swap() 函數(shù)后的存儲(chǔ)示意圖。

dw字典傳入swap()函數(shù)后存儲(chǔ)示意圖

從圖 5 來看，這種參數(shù)傳遞方式是不折不扣的值傳遞方式，系統(tǒng)一樣復(fù)制了dw 的副本傳入 swap() 函數(shù)。但由于 dw 只是一個(gè)引用變量，因此系統(tǒng)復(fù)制的是 dw 變量，并未復(fù)制字典本身。

當(dāng)程序在 swap() 函數(shù)中操作 dw 參數(shù)時(shí)，由于 dw 只是一個(gè)引用變量，故實(shí)際操作的還是字典對(duì)象。此時(shí)，不管是操作主程序中的 dw 變量，還是操作 swap() 函數(shù)里的 dw 參數(shù)，其實(shí)操作的都是它們共同引用的字典對(duì)象，它們引用的是同一個(gè)字典對(duì)象。因此，當(dāng)在 swap() 函數(shù)中交換 dw 參數(shù)所引用字典對(duì)象的 a、b 兩個(gè)元素的值后，可以看到在主程序中 dw 變量所引用字典對(duì)象的 a、b 兩個(gè)元素的值也被交換了。

為了更好地證明主程序中的 dw 和 swap() 函數(shù)中的 dw 是兩個(gè)變量，在 swap() 函數(shù)的最后一行增加如下代碼：

把dw 直接賦值為None，讓它不再指向任何對(duì)象

dw = None

運(yùn)行上面代碼，結(jié)果是 swap() 函數(shù)中的 dw 變量不再指向任何對(duì)象，程序其他地方?jīng)]有任何改變。主程序調(diào)用 swap() 函數(shù)后，再次訪問 dw 變量的 a、b 兩個(gè)元素，依然可以輸出 9、6。可見，主程序中的 dw 變量沒有受到任何影響。實(shí)際上，當(dāng)在 swap() 函數(shù)中增加“dw =None”代碼后，在內(nèi)存中的存儲(chǔ)示意圖如圖 6 所示。

將swap()函數(shù)中的dw賦值為None 后存儲(chǔ)示意圖

從圖 6 來看，把 swap() 函數(shù)中的 dw 賦值為 None 后，在 swap() 函數(shù)中失去了對(duì)字典對(duì)象的引用，不可再訪問該字典對(duì)象。但主程序中的 dw 變量不受任何影響，依然可以引用該字典對(duì)象，所以依然可以輸出字典對(duì)象的 a、b 元素的值。

通過上面介紹可以得出如下兩個(gè)結(jié)論：

不管什么類型的參數(shù)，在 Python 函數(shù)中對(duì)參數(shù)直接使用“=”符號(hào)賦值是沒用的，直接使用“=”符號(hào)賦值并不能改變參數(shù)。

如果需要讓函數(shù)修改某些數(shù)據(jù)，則可以通過把這些數(shù)據(jù)包裝成列表、字典等可變對(duì)象，然后把列表、字典等可變對(duì)象作為參數(shù)傳入函數(shù)，在函數(shù)中通過列表、字典的方法修改它們，這樣才能改變這些數(shù)據(jù)。

總結(jié)

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