假设有下面一段代码:

a = [1, 2, 3, 4]
b = [5, 6, 7, 8, 9]
c = [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]

for item in (a, b, c):
    item += [0] * (10 - len(item))

print a
print b
print c

这段代码的意思是,有三个列表,需要在长度不为 10 的列表尾部填充 0,让其长度变为10。输出如下:

[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[5, 6, 7, 8, 9, 0, 0, 0, 0, 0]
[11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]

这里没什么问题,一切正常。但是,现在变了需求,需要在长度不为 10 的列表的前面填充 0。那么,我们尝试做如下的改动:

a = [1, 2, 3, 4]
b = [5, 6, 7, 8, 9]
c = [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]

for item in (a, b, c):
    item = [0] * (10 - len(item)) + item

print a
print b
print c

直接来看一下输出:

[1, 2, 3, 4]
[5, 6, 7, 8, 9]
[11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]

结果却不是我们想象的那样。如果你没有发现问题的所在,就继续往下看吧。当然,如果你已经看出了其中的端倪,那就不需要在这里浪费时间了。

按照我们固有的思维,上面的方法是可行,例如下面的实例:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> l = [0]*5 + l
>>> l
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5]

这样的操作让列表如愿以偿的得到我们所期望的改变。但是,如果我们在其中多加几个步骤呢:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(l)
139935500860952
>>> l = [0]*5 + l
>>> l
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(l)
139935500783272

到此,是不是已经看出问题所在了呢。通过 id() 方法的输出可以看到,后边的 “l” 已经不是前边的 “l” 了。再看看下边的例子:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(l)
139935500861024
>>> l += [0]*5
>>> l
[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
>>> id(l)
139935500861024

当用 += 时, “l” 前后是一个。此时,我们应该明白一个事实,文章开头的例子并非莫名其妙,而是有原因的。别着急,我们再来看看例子:

>>> t = (1, 2, 3, 4, 5)
>>> id(t)
139935501840656
>>> t += (0,)*5
>>> t
(1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0)
>>> id(t)
139935502151336

可以看到,当我们把列表换成元组时,结果又发生了变化。那么我们对元组使用 + 操作呢:

>>> t = (1, 2, 3, 4, 5)
>>> id(t)
139935501081200
>>> t = (0,)*5 + t
>>> t
(0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5)
>>> id(t)
139935502151336

这与列表结果是一样的,没有什么不同。那么,再来看看字符串呢:

>>> s = "hello"
>>> id(s)
139935500909712
>>> s += "world"
>>> s
'helloworld'
>>> id(s)
139935500909664

结果如同元组,“s” 在使用 += 拼接一个字符串后,被重新赋了值,已然不是之前的变量。反映在内存中就是,“s” 被另外开辟了一个存储空间来存放值。

这里,我们要谈的 Python 连接符就是 ++=。要注意在 Python 中这两个符号有两层含义,一个是运用在数学中的加法运算,一个是用在序列类型上的拼接功能。不过,作为加法运算符时,也遵循本文讨论的使用规则。因为讨论这两个符号,本质上是讨论 Python 的 immutablemutable,即可变类型与不可变类型。对可变类型来说,我们可以在原地对变量进行修改,也就是说它的存储空间是可读可写的,例如 list;而对于不可变类型来说,它的存储空间则是只读的,无法对其进行修改,如果需要对不可变类型进行某些操作来得到新的结果,则需要重新开辟一份存储空间来存放这个新产生的结果。

由以上列举的例子,我们可以得到如下的结论:

  • 对于可变类型:

    • +: 代表连接操作,其结果会创建一个新的对象。
    • +=: 代表追加操作,即 in-place 操作,在原地把另一个对象的内容追加到对象中。
  • 对于不可变类型: ++= 都代表连接或求和操作,两者没有什么区别,其操作的结果都会产生一个新的对象。

下面我们来分析一下文章开头的例子,由于 for 迭代相当于赋值,为了简单起见,我们只分析 a,如下所示:

>>> a = [1, 2, 3, 4]
>>> t = a
>>> id(a)
139712695835400
>>> id(t)
139712695835400
>>> t += [0]*6
>>> t
[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
>>> id(t)
139712695835400
>>> id(a)
139712695835400
>>> a
[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
>>>
>>>
>>> a = [1, 2, 3, 4]
>>> t = a
>>> id(a)
139712695835464
>>> id(t)
139712695835464
>>> t = [0]*6 + t
>>> t
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4]
>>> a
[1, 2, 3, 4]
>>> id(a)
139712695835464
>>> id(t)
139712695835400

这里, t 是对 a 的一个引用,就相当于文章开头例子的 item。用 += 对 t 进行操作实际上是对 a 进行操作,而 += 是原地操作,所以改变 t 时,a 也随之变化;如果用 + 对 t 进行操作,在将结果赋值给 t,那么此时的 t 就不再指向 a 了,而是指向 [0]*6 + t,所以 a 没有被改变。

这里讨论的只是一个简单的问题,而我却用了这么长的篇幅来谈论这个问题,所以我想说的是,对于这些小问题,如果你没有完全理解,那么在程序设计过程中可能会给你带来麻烦。