变量进阶

变量的引用

变量和数据都是保存在内存中的

在Python中函数的参数传递以及返回值都是靠引用传递的 => Python的函数参数和返回值是引用,注意不是值传递

引用的概念

在Python中

变量和数据是分开存储的=>数据保存在内存中的一个位置,变量中保存着数据在内存中的地址
变量中记录数据的地址,就叫做引用 => 引用和指针的差别,引用定了就不能改变了,但是指针是可以改变的
使用id()可以查看变量中保存数据所在的内存地址

注意: 如果变量已经被定义了,当给一个变量赋值的时候,本质上修改了数据的引用 => 再赋值是修改了变量的引用

变量不再是之前的数据引用,改为对新赋值的数据引用

a = []
print(id(a))  
b = a # 理解以下,变量实际上存储了是封装的内存地址
print(id(b)) # id(a)和id(b)是一样的

变量引用的示例

在Python中,变量的名字类似于便签纸贴在数据上

函数的参数和返回值的传递

函数参数引用传递

def test(num):
    # 函数内部传进来的内存引用与函数外的内存引用一致
    print("在函数内部 %s 对应的 内存地址是 %s" % (num, id(num)))

# 1. 定义一个数字的变量
a = 10

# 数据的地址本质上就是一个数字
print("a 变量保存数据的内存地址是 %s" % id(a))

# 2. 调用test(),
# 本质上传递的是实参保存数据的引用,
# 而不是实参保存数据的值
test(a)

函数返回值引用传递

def test():
    # 1> 定义一个字符串变量
    result = "hello"
    print("函数要返回的内存地址是 %s" % id(result))
    # 2> 将字符串变量返回
    return result

# 函数的返回值也是数据的引用,不是数据本身
r = test()
print("%s 的内存地址是 %s" % (r, id(r)))

可变和不可变类型

不可变类型,内存中数据不允许被修改 => 数据不同也就说明不是在同一个内存地址
- 数字类型int,bool,float,complex
- 字符串str
- 元组tuple
可变类型,内存中数据可以被修改 => 数据变化了,但是还是指向的是同一个内存地址(通过方法来改变,赋值的话是重新给了一个引用)
- 列表list
- 字典dect
  注意: 字典中的key只能使用不可变类型的数据 => 就是除了list,dict不能作为key,其他都可以 => 原因是底层要对字典的key进行hash()

# 两个a不是一样的内存地址,赋值相当于重新给了新的引用
a = [1,2,3]
print(id(a))
a = [3,2,1]
print(id(a))

list和dict可变数据类型

# 可变数据类型是可以在原内存地址进行数据的修改
demo_list = [1, 2, 3]

print("定义列表后的内存地址 %d" % id(demo_list))

demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_list))

demo_dict = {"name": "小明"}

print("定义字典后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

哈希(hash)

Python中内置一个名字叫做hash(object)的函数
- 接受一个不可变类型的数据作为参数
- 返回结果是一个整数 => 也就是唯一的标识
哈希是一种算法,其作用就是提取数据的特征码(指纹)
- 相同的内容得到相同的结果
- 不同的内容得到不同的结果
在Python中,设置字典的键值对,会首先对key进行hash,来决定如何在内存中保存字典的数据,方便后续对字典的操作(增删改查)
- 字典的key必须是不可变类型
- 字典的value可以是任意类型的数据

hash函数示例

# 相同的内容 => hash(相同内容) => 得到的hash值是一样的
In [1]: test_str = "张三"

In [2]: hash(test_str)
Out[2]: -51846854773714812

In [3]: hash("张三")
Out[3]: -51846854773714812

局部变量和全局变量

局部变量是在函数内部定义的变量,只能在函数内部使用
全局变量是在函数外部定义的变量

提示:在其他的开发语言中,大多不推荐使用全局变量 -- 可变范围太大,导致程序不好维护!

局部变量

局部变量是在函数内部定义的变量,只能在函数内部使用
函数执行结束后,函数内部的局部变量,会被系统收回
不同的函数,可以定义相同名字的局部变量,但是彼此之间不会产生影响

局部变量的作用

在函数内部使用,临时保存函数内部需要使用的数据

# demo1()和demo2()都有局部变量num
# 但是除了名字相同外,并无联系
def demo1():
    num = 10
    print(num)
    num = 20
    print("修改后 %d" % num)


def demo2():
    num = 100
    print(num)


demo1()
demo2()
print("over")

局部变量的生命周期

可以使用PyCharm的单步调试查看变量

所谓生命周期就是变量从被创建到被系统回收的过程
局部变量在函数执行时才会被创建,函数执行结束后局部变量被系统回收
局部变量在生命周期内,可以用来存储函数内部临时使用到的数据

全局变量

全局变量在函数外部定义的变量,所有函数内部都可以使用这个变量

# 全部变量
num = 10

# 两个函数都可以使用全局变量num
def demo1():
    print("demo1 => %s"%num)

def demo2():
    print("demo2 => %s"%num)

demo1()
demo2()

注意:函数执行时,需要处理变量时会 => 函数查找变量的顺序

首先查找函数内部是否存在指定名称的局部变量,如果有,直接使用 => 也就是如果局部变量和全局变量同名,局部变量会覆盖全局变量
如果没有,查找函数外部是否存在指定名称的全局变量,如果有,直接使用
如果还没有,程序就会报错

函数不能直接修改全局变量的引用

在函数内部,可以通过全局变量的引用获取对应的数据,但是不允许直接修改全局变量的引用 => 不允许使用赋值语句修改全局变量的值

# 全部变量
num = 10


# 两个函数都可以使用全局变量num
def demo1():
    # 希望在demo1()修改全局变量
    # 这样在demo2()输出的num应该就是修改后的值
    # 但是不是,在Python中,是不允许直接修改全局变量的值的
    # 如果使用赋值语句,会在函数内部定义一个同名的局部变量
    num = 99
    print("demo1 => %s" % num)

def demo2():
    print("demo2 => %s" % num)

demo1()
demo2()

注意: 只是在函数内部定义了一个局部变量而已,只是变量名相同而已 => 在函数内部不能直接修改全局变量的值

在函数内部修改全局变量的值

如果在函数中需要修改全局变量,需要使用global进行声明

# 全部变量
num = 10

# 两个函数都可以使用全局变量num
def demo1():
    # 希望在demo1()修改全局变量 => 使用 global 声明一下变量即可
    # global关键字会告诉解释器后面的变量是一个全局变量
    # 再使用赋值语句时,就不会创建局部变量
    global num
    num = 99
    print("demo1 => %s" % num)


def demo2():
    # demo2()这里输出的全局变量也是被跟着修改
    print("demo2 => %s" % num)

demo1()
demo2()

全局变量定义的位置

为了保证所有函数都能够正常使用到全局变量,应该将全局变量定义在其他函数的上方

# 注意: 在开发时,应该模块中的所有全局变量
# 都定义在所有函数上方,就可以保证所有的函数
# 都能够正常的访问到每一个全局变量了
num = 10
title = "传智 - 黑马"
name = "小明"

def demo():
    print("%s" % num)
    print("%s" % title)
    print("%s" % name)

demo()

Python代码结构示意图