浅谈 Python 传参机制与对象传递

Python 的传参机制是其内存管理和函数设计的重要组成部分，尤其在处理可变和不可变对象时，可能会导致意想不到的行为。本报告将详细探讨 Python 的传参方式（按值还是按引用），并深入分析如何理解“传对象”，涵盖对象引用的概念、可变性对传参的影响，以及开发者如何在实践中管理这些行为。

背景与问题概述

在编程语言中，传参通常分为按值传递（pass by value）和按引用传递（pass by reference）。按值传递意味着函数接收的是参数的副本，修改不会影响原始变量；按引用传递意味着函数接收的是原始变量的引用，修改会影响原始变量。Python 的传参机制与这些传统概念有所不同，官方文档和社区讨论中常提到“按对象引用传递”（call by object reference）或“按赋值传递”（pass by assignment）。

Python 传参的本质：按对象引用传递

根据官方文档和权威资源，Python 的传参方式是按对象引用传递。这意味着当你将参数传递给函数时，函数接收的是指向同一个对象的引用，而不是对象的副本。具体来说：

函数的参数成为函数局部命名空间中的一个新变量，这个变量绑定到与调用者传递的对象相同的对象。
这种绑定是通过赋值完成的，因此也被称为按赋值传递。

为了理解这一点，我们需要回顾 Python 的对象模型：

Python 中一切都是对象，变量只是指向对象的引用（reference）。
当你执行 x = 5，x 是一个名称，绑定到整数对象 5。
当你调用 func(x)，函数 func 的参数绑定到同一个对象 5。

可变与不可变对象的影响

Python 对象的可变性（mutability）对传参行为有显著影响：

不可变对象（immutable objects）：如整数（int）、字符串（str）、元组（tuple）。这些对象一旦创建就不能修改。
- 如果函数尝试修改不可变对象的参数（例如重新赋值），实际上是创建了一个新对象，并绑定到参数名称上，但这不会影响调用者的原始变量。
- 例如：
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  def modify_num(num):
  num = 10 # 创建新整数对象 10，绑定到 num
  
  x = 5
  modify_num(x)
  print(x) # 输出 5，原始变量未变
- 在这种情况下，行为类似于按值传递，因为无法修改原始对象。
可变对象（mutable objects）：如列表（list）、字典（dict）、集合（set）。这些对象可以被修改。
- 如果函数修改可变对象的状态（例如追加列表元素），这些修改会反映到调用者的原始对象上，因为两者引用的是同一个对象。
- 例如：
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  4
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  def modify_list(lst):
  lst.append(4) # 修改列表，影响原始对象
  
  y = [1, 2, 3]
  modify_list(y)
  print(y) # 输出 [1, 2, 3, 4]，原始列表已改变
- 在这种情况下，行为类似于按引用传递，因为可以修改原始对象。

然而，需要注意的是，如果函数内重新赋值参数（而不是修改对象内容），这不会影响原始变量：

def reassign_list(lst):
    lst = [5, 6, 7]  # 重新绑定 lst 到新列表，原始对象不变

y = [1, 2, 3]
reassign_list(y)
print(y)  # 输出 [1, 2, 3]，原始列表未变

这表明，参数的重新赋值只影响函数内的局部命名空间，不会改变调用者的绑定。

如何理解“传对象”

“传对象”意味着函数接收的是对象的引用，而不是对象本身的副本。以下是关键点：

Python 中的变量是对象的引用，传递参数时，函数的参数绑定到与调用者相同的对象。
函数可以通过这个引用访问对象的内容，并根据对象的可变性决定是否能修改它。
如果对象是可变的，函数可以修改其状态，影响原始对象；如果对象是不可变的，函数只能创建新对象，原始对象不受影响。

为了更直观地理解，可以将变量想象为指向对象的标签（label）。传递参数时，函数得到的是同一个标签的副本，但标签指向的对象是共享的：

对于可变对象，修改对象内容相当于在同一个对象上操作，所有标签都会看到变化。
对于不可变对象，试图修改会创建新对象，函数内的标签指向新对象，而原始标签仍指向旧对象。

按值、引用、对象传递对比与总结

以下表格对比了按值传递、按引用传递与 Python 传参的差异：

机制	描述	Python 示例	影响原始变量
按值传递（Pass by Value）	函数接收参数的副本，修改不影响原变量	num = 10，函数内赋值新值	否
按引用传递（Pass by Reference）	函数接收变量的引用，修改影响原变量	C++ 中的指针或引用传递	是
Python 按对象引用传递	函数接收对象的引用，可变对象可修改	列表追加元素，字典修改键值	是（可变对象，修改内容）

Python 的传参机制结合了按值和按引用的特性，具体行为取决于对象的可变性。这种灵活性适合大多数场景，但需要开发者理解对象模型以避免误用。

思考题

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def bad_append(new_item, a_list=[]):
    a_list.append(new_item)
    return a_list

执行两次 print bad_append('one') 的结果是什么？

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def bad_append(new_item, a_list=None):
    a_list.append(new_item)
    return a_list