Python里参数是如何传递的？

什么是值传递和引用传递

如果你接触过其他的编程语言，比如 C，很容易想到，常见的参数传递有 2 种：值传递和引用传递。所谓值传递，通常就是拷贝参数的值，然后传递给函数里的新变量。这样，原变量和新变量之间互相独立，互不影响。

比如，我们来看下面的一段 C 代码：

#include <stdio.h>

void swap(int x, int y)
{
    int t;
    t = x;
    x = y;
    y = t;
    return;
}

int main(void)
{
    int a = 1;
    int b = 2;

    printf("Before swap, value of a = %d, b = %d\n", a, b);
    swap(a, b);
    printf("After swap, value of a = %d, b = %d\n", a, b);

    return 0;
}

编译运行：

[root@localhost c_study]# gcc swap.c -o swap
[root@localhost c_study]# ./swap
Before swap, value of a = 1, b = 2
After swap, value of a = 1, b = 2

这里的 swap() 函数，把 a 和 b 的值拷贝给了 x 和 y，然后再交换 x 和 y 的值。这样一来，x 和 y 的值发生了改变，但是 a 和 b 不受其影响，所以值不变。这种方式，就是我们所说的值传递。

所谓引用传递，通常是指把参数的引用传给新的变量，这样，原变量和新变量就会指向同一块内存地址。如果改变了其中任何一个变量的值，那么另外一个变量也会相应地随之改变。

还是拿我们刚刚讲到的 C 代码为例，上述例子中的 swap() 函数，如果改成下面的形式，声明引用类型的参数变量：

#include <stdio.h>

void swap(int *x, int *y)
{
    int t;
    t = *x;
    *x = *y;
    *y = t;

    return;
}

int main(void)
{
    int a = 1;
    int b = 2;

    printf("Before swap, value of a = %d, b = %d\n", a, b);
    swap(&a, &b);
    printf("After swap, value of a = %d, b = %d\n", a, b);

    return 0;
}

编译运行：

[root@localhost c_study]# gcc swap2.c -o swap2
[root@localhost c_study]# ./swap2
Before swap, value of a = 1, b = 2
After swap, value of a = 2, b = 1

原变量 a 和 b 的值被交换了，因为引用传递使得 a 和 x，b 和 y 一模一样，对 x 和 y 的任何改变必然导致了 a 和 b 的相应改变。

不过，这是 C 语言中的特点。那么 Python 中，参数传递到底是如何进行的呢？它们到底属于值传递、引用传递，还是其他呢？

在回答这个问题之前，让我们先来了解一下，Python 变量和赋值的基本原理。

Python 变量及其赋值

我们首先来看，下面的 Python 代码示例：

a = 1
b = a
a = a + 1

这里首先将 1 赋值于 a，即 a 指向了 1 这个对象，如下面的流程图所示：

接着 b = a 则表示，让变量 b 也同时指向 1 这个对象。这里要注意，Python 里的对象可以被多个变量所指向或引用。

最后执行 a = a + 1。需要注意的是，Python 的数据类型，例如整型（int）、字符串（string）等等，是不可变的。所以，a = a + 1，并不是让 a 的值增加 1，而是表示重新创建了一个新的值为 2 的对象，并让 a 指向它。但是 b 仍然不变，仍然指向 1 这个对象。

因此，最后的结果是，a 的值变成了 2，而 b 的值不变仍然是 1。

通过这个例子你可以看到，这里的 a 和 b，开始只是两个指向同一个对象的变量而已，或者你也可以把它们想象成同一个对象的两个名字。简单的赋值 b = a，并不表示重新创建了新对象，只是让同一个对象被多个变量指向或引用。

同时，指向同一个对象，也并不意味着两个变量就被绑定到了一起。如果你给其中一个变量重新赋值，并不会影响其他变量的值。

明白了这个基本的变量赋值例子，我们再来看一个列表的例子：

l1 = [1, 2, 3]
l2 = l1
l1.append(4)
l1
[1, 2, 3, 4]
l2
[1, 2, 3, 4]

同样的，我们首先让列表 l1 和 l2 同时指向了 [1, 2, 3] 这个对象。

由于列表是可变的，所以 l1.append(4) 不会创建新的列表，只是在原列表的末尾插入了元素 4，变成 [1, 2, 3, 4]。由于 l1 和 l2 同时指向这个列表，所以列表的变化会同时反映在 l1 和 l2 这两个变量上，那么，l1 和 l2 的值就同时变为了 [1, 2, 3, 4]。

另外，需要注意的是，Python 里的变量可以被删除，但是对象无法被删除。比如下面的代码：

l = [1, 2, 3, 4]
del l

del l 删除了 l 这个变量，从此以后你无法访问 l，但是对象 [1, 2, 3] 仍然存在。Python 程序运行时，其自带的垃圾回收系统会跟踪每个对象的引用。如果 [1, 2, 3] 除了 l 外，还在其他地方被引用，那就不会被回收，反之则会被回收。

由此可见，在 Python 中：

• 变量的赋值，只是表示让变量指向了某个对象，并不表示拷贝对象给变量；而一个对象，可以被多个变量所指向。
• 可变对象（列表，字典，集合等等）的改变，会影响所有指向该对象的变量。
• 对于不可变对象（字符串，整型，元祖等等），所有指向该对象的变量的值总是一样的，也不会改变。但是通过某些操作（+= 等等）更新不可变对象的值时，会返回一个新的对象。
• 变量可以被删除，但是对象无法被删除。

Python 函数的参数传递

Python 的参数传递是赋值传递 （pass by assignment），或者叫作对象的引用传递（pass by object reference）。Python 里所有的数据类型都是对象，所以参数传递时，只是让新变量与原变量指向相同的对象而已，并不存在值传递或是引用传递一说。

比如，我们来看下面这个例子：

def my_func1(b):
	b = 2
 
a = 1
my_func1(a)
a
1

这里的参数传递，使变量 a 和 b 同时指向了 1 这个对象。但当我们执行到 b = 2 时，系统会重新创建一个值为 2 的新对象，并让 b 指向它；而 a 仍然指向 1 这个对象。所以，a 的值不变，仍然为 1。

那么对于上述例子的情况，是不是就没有办法改变 a 的值了呢？

答案当然是否定的，我们只需稍作改变，让函数返回新变量，赋给 a。这样，a 就指向了一个新的值为 2 的对象，a 的值也因此变为 2。

def my_func2(b):
	b = 2
	return b
 
a = 1
a = my_func2(a)
a
2

不过，当可变对象当作参数传入函数里的时候，改变可变对象的值，就会影响所有指向它的变量。比如下面的例子：

def my_func3(l2):
	l2.append(4)
 
l1 = [1, 2, 3]
my_func3(l1)
l1
[1, 2, 3, 4]

这里 l1 和 l2 先是同时指向值为 [1, 2, 3] 的列表。不过，由于列表可变，执行 append() 函数，对其末尾加入新元素 4 时，变量 l1 和 l2 的值也都随之改变了。

但是，下面这个例子，看似都是给列表增加了一个新元素，却得到了明显不同的结果。

def my_func4(l2):
	l2 = l2 + [4]
 
l1 = [1, 2, 3]
my_func4(l1)
l1
[1, 2, 3]

为什么 l1 仍然是 [1, 2, 3]，而不是 [1, 2, 3, 4] 呢？

要注意，这里 l2 = l2 + [4]，表示创建了一个“末尾加入元素 4“的新列表，并让 l2 指向这个新的对象。这个过程与 l1 无关，因此 l1 的值不变。当然，同样的，如果要改变 l1 的值，我们就得让上述函数返回一个新列表，再赋予 l1 即可：

def my_func5(l2):
	l2 = l2 + [4]
	return l2
 
l1 = [1, 2, 3]
l1 = my_func5(l1)
l1
[1, 2, 3, 4]

这里你尤其要记住的是，改变变量和重新赋值的区别：

• my_func3() 中单纯地改变了对象的值，因此函数返回后，所有指向该对象的变量都会被改变；
• 但 my_func4() 中则创建了新的对象，并赋值给一个本地变量，因此原变量仍然不变。

至于 my_func3() 和 my_func5() 的用法，两者虽然写法不同，但实现的功能一致。不过，在实际工作应用中，我们往往倾向于类似 my_func5() 的写法，添加返回语句。这样更简洁明了，不易出错。

总结

Python 中参数的传递既不是值传递，也不是引用传递，而是赋值传递，或者是叫对象的引用传递。

需要注意的是，这里的赋值或对象的引用传递，不是指向一个具体的内存地址，而是指向一个具体的对象。

• 如果对象是可变的，当其改变时，所有指向这个对象的变量都会改变。
• 如果对象不可变，简单的赋值只能改变其中一个变量的值，其余变量则不受影响。

清楚了这一点，如果你想通过一个函数来改变某个变量的值，通常有两种方法。一种是直接将可变数据类型（比如列表，字典，集合）当作参数传入，直接在其上修改；第二种则是创建一个新变量，来保存修改后的值，然后将其返回给原变量。在实际工作中，我们更倾向于使用后者，因为其表达清晰明了，不易出错。

参考资料

• 极客时间 《Python核心技术与实战》