参数是通过引用传递还是通过值传递?如何通过引用传递,以便下面的代码输出“Changed”而不是“Original”?

class PassByReference:
    def __init__(self):
        self.variable = 'Original'
        self.change(self.variable)
        print(self.variable)

    def change(self, var):
        var = 'Changed'

另请参阅:为什么函数可以修改调用者感知的某些参数,而不能修改其他参数?


当前回答

Python的传递赋值方案与C++的引用参数选项并不完全相同,但实际上它与C语言(以及其他语言)的参数传递模型非常相似:

不可变的参数实际上是“按值”传递的。整数和字符串等对象是通过对象引用传递的,而不是通过复制传递的,但因为无论如何都不能在原地更改不可变的对象,所以效果很像复制。可变参数是“通过指针”有效传递的字典也通过对象引用传递,这与C的方式类似传递数组作为指针,可变对象可以在函数中的适当位置改变,很像C阵列。

其他回答

下面是Python中使用的pass by对象概念的简单解释(我希望)。每当您将对象传递给函数时,对象本身就会被传递(Python中的对象实际上是其他编程语言中的值),而不是对该对象的引用。换句话说,当您拨打电话时:

def change_me(list):
   list = [1, 2, 3]

my_list = [0, 1]
change_me(my_list)

正在传递实际对象-[0,1](在其他编程语言中称为值)。因此,实际上函数change_me将尝试执行以下操作:

[0, 1] = [1, 2, 3]

这显然不会改变传递给函数的对象。如果函数看起来像这样:

def change_me(list):
   list.append(2)

那么该调用将导致:

[0, 1].append(2)

这显然会改变对象。这个答案很好地解释了这一点。

参数通过赋值传递。这背后的理由有两个:

传入的参数实际上是对对象的引用(但引用是按值传递的)一些数据类型是可变的,但其他数据类型不是

So:

如果您将一个可变对象传递给一个方法,该方法将获得对同一对象的引用,您可以根据自己的喜好对其进行变异,但如果您在方法中重新绑定引用,外部作用域将对此一无所知,完成后,外部引用仍将指向原始对象。如果将不可变对象传递给方法,则仍然无法重新绑定外部引用,甚至无法更改对象。

为了更加清楚,让我们举几个例子。

列表-可变类型

让我们尝试修改传递给方法的列表:

def try_to_change_list_contents(the_list):
    print('got', the_list)
    the_list.append('four')
    print('changed to', the_list)

outer_list = ['one', 'two', 'three']

print('before, outer_list =', outer_list)
try_to_change_list_contents(outer_list)
print('after, outer_list =', outer_list)

输出:

before, outer_list = ['one', 'two', 'three']
got ['one', 'two', 'three']
changed to ['one', 'two', 'three', 'four']
after, outer_list = ['one', 'two', 'three', 'four']

由于传入的参数是outer_list的引用,而不是它的副本,因此我们可以使用mutating list方法来更改它,并将更改反映在外部范围中。

现在,让我们看看当我们试图更改作为参数传入的引用时会发生什么:

def try_to_change_list_reference(the_list):
    print('got', the_list)
    the_list = ['and', 'we', 'can', 'not', 'lie']
    print('set to', the_list)

outer_list = ['we', 'like', 'proper', 'English']

print('before, outer_list =', outer_list)
try_to_change_list_reference(outer_list)
print('after, outer_list =', outer_list)

输出:

before, outer_list = ['we', 'like', 'proper', 'English']
got ['we', 'like', 'proper', 'English']
set to ['and', 'we', 'can', 'not', 'lie']
after, outer_list = ['we', 'like', 'proper', 'English']

由于the_list参数是按值传递的,因此为其分配一个新的列表不会对方法外部的代码产生任何影响。The_list是outer_list引用的副本,我们让_list指向一个新列表,但无法更改outer_list指向的位置。

字符串-不可变类型

它是不可变的,因此我们无法更改字符串的内容

现在,让我们尝试更改引用

def try_to_change_string_reference(the_string):
    print('got', the_string)
    the_string = 'In a kingdom by the sea'
    print('set to', the_string)

outer_string = 'It was many and many a year ago'

print('before, outer_string =', outer_string)
try_to_change_string_reference(outer_string)
print('after, outer_string =', outer_string)

输出:

before, outer_string = It was many and many a year ago
got It was many and many a year ago
set to In a kingdom by the sea
after, outer_string = It was many and many a year ago

同样,由于该_string参数是按值传递的,因此为其分配一个新字符串不会对方法外部的代码产生任何影响。The_string是outer_string引用的副本,我们让_string指向一个新字符串,但无法更改outer_string指向的位置。

我希望这能稍微澄清一下。

编辑:有人指出,这并不能回答@David最初提出的问题,“我能做些什么来通过实际引用传递变量吗?”。让我们继续努力。

我们如何避免这种情况?

正如@Andrea的回答所示,您可以返回新值。这不会改变传递信息的方式,但会让您获得想要的信息:

def return_a_whole_new_string(the_string):
    new_string = something_to_do_with_the_old_string(the_string)
    return new_string

# then you could call it like
my_string = return_a_whole_new_string(my_string)

如果您真的想避免使用返回值,可以创建一个类来保存值并将其传递到函数中,或者使用现有的类,如列表:

def use_a_wrapper_to_simulate_pass_by_reference(stuff_to_change):
    new_string = something_to_do_with_the_old_string(stuff_to_change[0])
    stuff_to_change[0] = new_string

# then you could call it like
wrapper = [my_string]
use_a_wrapper_to_simulate_pass_by_reference(wrapper)

do_something_with(wrapper[0])

虽然这看起来有点麻烦。

如果没有Python中的此功能,这可能是一个优雅的面向对象解决方案。一个更优雅的解决方案是让您从中创建子类。或者你可以把它命名为“大师班”。但是不要有一个变量和一个布尔值,让它们成为某种类型的集合。我修改了实例变量的命名,以符合PEP8。

class PassByReference:
    def __init__(self, variable, pass_by_reference=True):
        self._variable_original = 'Original'
        self._variable = variable
        self._pass_by_reference = pass_by_reference # False => pass_by_value
        self.change(self.variable)
        print(self)

    def __str__(self):
        print(self.get_variable())

    def get_variable(self):
        if pass_by_reference == True:
            return self._variable
        else:
            return self._variable_original

    def set_variable(self, something):
        self._variable = something

    def change(self, var):
        self.set_variable(var)

def caller_method():

    pbr = PassByReference(variable='Changed') # this will print 'Changed'
    variable = pbr.get_variable() # this will assign value 'Changed'

    pbr2 = PassByReference(variable='Changed', pass_by_reference=False) # this will print 'Original'
    variable2 = pbr2.get_variable() # this will assign value 'Original'
    

Python的传递赋值方案与C++的引用参数选项并不完全相同,但实际上它与C语言(以及其他语言)的参数传递模型非常相似:

不可变的参数实际上是“按值”传递的。整数和字符串等对象是通过对象引用传递的,而不是通过复制传递的,但因为无论如何都不能在原地更改不可变的对象,所以效果很像复制。可变参数是“通过指针”有效传递的字典也通过对象引用传递,这与C的方式类似传递数组作为指针,可变对象可以在函数中的适当位置改变,很像C阵列。

数据类呢?此外,它允许您应用类型限制(也称为“类型提示”)。

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Holder:
    obj: your_type # Need any type? Use "obj: object" then.

def foo(ref: Holder):
    ref.obj = do_something()

我同意人们的看法,在大多数情况下,你最好考虑不要使用它。

然而,当我们谈论上下文时,我们有必要知道这一点。

不过,您可以设计显式上下文类。在进行原型设计时,我更喜欢数据类,因为来回序列化它们很容易。

干杯