跟哥一起學python（3）- 理解“變數”

我們把前面的程式稍微改一下，來了解python中的變數， 

# file: ./4/4_1.py
# 定義變數
hello_str = "hello, world!"
# 字串列印
print(hello_str)

 建議通過視頻來學習本節內容： 查看本節視頻

這段代碼實作的功能也是在終端列印出“hello,world!”這一字串，與我們最開始那個程式不同的是，它定義了一個變數“hello_str”用于存盤這個字串，然后再呼叫print函式輸出，

本節我們來學習什么是變數？ 變數，顧名思義就是可以變化的一個資料，與其對應的不能改變的資料，叫做“常量”，

變數和常量，是所有編程語言的一個基本概念，

Python里面沒有專門定義常量的語法，通常用變數來替代，所以我們不專門介紹常量，

 抽象了看，所有的程式，無論大小，其本質都是在操作一系列的資料按照我們預設的邏輯去運算，這些資料在運算程序中，會被臨時存盤在記憶體中，我們可以認為變數就是對這些存盤空間的一個命名，我們可以在代碼中通過使用變數，來達到操作對應資料的目的，而不需要感知這個資料具體是怎么被計算機存盤的，

 我們通過pycharm來除錯該段代碼，看看變數是如何存盤資料的：

我們通過id(hello_str)來獲取變數hello_str的地址，這個地址是我們看來很奇怪的一串值，其實這個值是一個記憶體地址，它指向的是一段記憶體空間的起始位置，“hello,world!”這一串字符就存盤在這段記憶體空間中， 變數的存盤空間是堆(heap)和堆疊(stack)，堆疊是有很大區別的，在C語言里面你需要非常清晰的搞清楚它們，但是python封裝得更好，不需要太去深究它們，如果感興趣，你可以參考下圖，或者百度，

總結一下，變數是用來臨時存盤資料的，它本質上指向的是一段存盤空間的起始地址， Python里面，對于變數的命名有一些約束，如下：

• 變數的第一個字符必須是字母表中字母或下劃線 _ ，
• 變數的其他的部分由字母、數字和下劃線組成，
• 識別符號對大小寫敏感，
• 變數不能采用python的保留字命名，

我們可以在windows命令列中采用下面的方法查詢保留字： 

理論上，python3可以支持采用中文字符命名變數，

 下面我們通過一個有意思的例子來進一步深入理解python的變數，

 1  # file: ./4/4_2.py
 2 
 3 score1 = 10score2 = 50
 4 
 5 # score1 score2的地址
 6 print('id(score1): %x, id(score2): %x, ' % (id(score1), id(score2)))
 7 score2 = score2 - score1
 8 
 9 # 字串列印
10 print('score2: ', score2)
11 
12 # score1 score2的地址
13 print('id(score1): %x, id(score2): %x, ' % (id(score1), id(score2)))
14 score3 = 40
15 print('id(score3): %x' % (id(score3)))  

這個例子的輸出如下：

id(score1): 7ffc5331d7c0, id(score2): 7ffc5331dcc0,

score2:  40

id(score1): 7ffc5331d7c0, id(score2): 7ffc5331db80,

id(score3): 7ffc5331db80

我們可以看到，在score2的值變為40之后，它指向了一個新的地址7ffc5331db80，而我們定義了一個新變數score3，給它賦值40，它居然也和score2指向了同一塊地址空間，寫慣了C語言的程式員對此會感到費解，但python就是這樣的，

當我們給score1賦值為10時，python會先給10創建一個物件并分配一個存盤空間，然后再將score1指向這個物件，

當score2做減法后，python也會先給40分配一個物件空間，然后將score2指向這個新的物件，所以我們看到score2的地址變了，

當我們給score3賦值為40時，由于40對應的物件存在，所以直接將score3指向了這個物件，所以我們看到score2和score3的地址相同，

如下圖所示：

那么原來那個值為50的物件怎么處理呢？如果是C語言，需要程式員主動去將其釋放，否則就會記憶體泄露，幸運的是，python為我們提供了自動垃圾回識訓制（GC），當它發現這個物件沒有被參考后會自動將其釋放，關于垃圾回識訓制，這是一個很大的話題，我們現在沒必要去深究它，有興趣的同學可以百度，

我們再來看一個有意思的例子：

 1 # file: ./4/4_3.py
 2 
 3  
 4 
 5 score1 = 10
 6 
 7 score2 = score1
 8 score1 = 20
 9 
10 print('score1: ', score1)
11 print('score2: ', score2)
12 
13  

它的輸出是：

score1:  20

score2:  10

沒有編程經驗的同學會對此感到疑惑，不是score2=score1嗎，為什么score1改變了，score2卻沒有改變？我們同樣可以把變數的地址列印出來，就很好理解了，

# file: ./4/4_3.py


score1 = 10
print('id(score1): %x' % (id(score1)))

score2 = score1
print('id(score2): %x' % (id(score2)))

score1 = 20
print('id(score1): %x, id(score2): %x, ' % (id(score1), id(score2)))

print('score1: ', score1)
print('score2: ', score2)

 

它的輸出是：

id(score1): 7ffc5331d7c0

id(score2): 7ffc5331d7c0

id(score1): 7ffc5331d900, id(score2): 7ffc5331d7c0,

score1: 20

score2: 10

我們可以看到，在score2 = score1后，score2的確指向了score1的地址，但是我們改變score1的值為20后，score1指向了另外一塊地址空間，而score2并沒有跟著改變，所以score2依然是10，

如下圖所示：

我們最后再看一個例子，這個例子里面我們給變數賦了一個串列資料結構的值，關于資料結構，我們下一節會詳細介紹，大家不用太關注，我們看看對于串列結構，它的變數是否也如同上面兩個例子那樣，

 1 # file: ./4/4_4.py
 2 
 3 
 4 # 串列
 5 num_list1 = [10, 20, 30, 40]
 6 num_list2 = [10, 20, 30, 40]
 7 
 8 print('id(num_list1): %x, id(num_list2): %x' % (id(num_list1), id(num_list2)))
 9 
10 num_list1[0] = 50
11 print('num_list1: ', num_list1)
12 
13 print('id(num_list1): %x, id(num_list2): %x' % (id(num_list1), id(num_list2)))

它的輸出是：

id(num_list1): 292bd87df00, id(num_list2): 292bd9ba880

num_list1:  [50, 20, 30, 40]

id(num_list1): 292bd87df00, id(num_list2): 292bd9ba880

可以看出，在初始賦值時，雖然num_list1和num_list2的值是相同的，但是它們指向的地址空間并不相同，我們修改了num_list1的值之后，num_list1也并沒有重新指向一個新的地址，所以，串列資料型別和我們上面兩個例子中的變數處理是不一樣的，Python會給串列對應的變數分配獨立的地址空間，即便值相同，也不會多個變數復用，

對于不同資料型別的變數，python的處理方式是不一樣的，也許你現在會覺得有點亂，沒關系，下節我們學習了python的資料型別之后，你就能理解python的解釋器為什么要這樣區別處理了，

另外，從這些例子我們也能理解變數給我們帶來的好處了，試想如果沒有變數的話，程式員幾乎沒法寫代碼，因為你想要的那個資料一會兒存在A地址，一會兒又存在了B地址，但是有了變數的話，程式員只需要對這個變數進行操作即可，不需要關心它具體指向哪兒，

好了，下節我們學習python的資料型別，

標籤：Python

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