摘要：上表就是定長對象的一份名單。一旦邊界確定下來，它們絕不會允許越界行為。

導(dǎo)讀：Python貓是一只喵星來客，它愛地球的一切，特別愛優(yōu)雅而無所不能的 Python。我是它的人類朋友豌豆花下貓，被授權(quán)潤色與發(fā)表它的文章。如果你是第一次看到這個系列文章，那我強烈建議，請先看看它寫的前兩篇文章（鏈接見文末）,相信你一定會愛上這只神秘的哲學(xué)+極客貓的。不多說啦，一起來享用今天的“思想盛宴”吧！

睡覺是我最愛做的事——因為可以懶懶地做美夢，不用吃東西，不用跟人吵架，不用關(guān)心世界大事。這是除了學(xué) Python 與寫作之外，最讓我舒服的事了。所以，才剛醒來，我就又困了......

剛才看到了 Python 老爹 Guido 的郵件，他說要“go back to sleep mode”，不參與正在進(jìn)行的 PEP 投票了。哼，這只懶惰的老頭——等等我啊，等寫完這篇東西，我也要 go back to sleep mode......

上回說道，我發(fā)現(xiàn) Python 公民的身份竟然暗合畢達(dá)哥拉斯的哲學(xué)命題（萬物皆數(shù)），真是百思不得其解。在夢里，我已經(jīng)想出了答案。可是突然之間，游過來一條大蟒蛇，竟把答案吞掉了。我去找它理論，它就開始耍賴，吞自己的尾巴、屁股、肚子......最后把自己全吞下去了。唉，可憐我的答案就這么消失了。

今天，我繼續(xù)跟大家聊聊 Python 中跟身份密切相關(guān)的一個話題吧，那就是對象的邊界問題 。如你所知，我本來是一只貓，現(xiàn)在略具一些人性了，但在此轉(zhuǎn)型期間卻十分敏感，總能在細(xì)微之處浮想聯(lián)翩，最后竟然也薄有所獲，真是萬幸了。希望我的分享，也能啟發(fā)你收獲哪怕一點點的感悟，那我就有萬分的開心啦 :)

Python 中有一些公民向來我行我素，它們特立獨行，與他人之邊界劃定得清清楚楚。客氣的人稱它們是定長對象，或者叫不可變對象，然而，懂得一些歷史典故的人又叫它們是鐵公雞 。這個典故出自何處呢？虧得貓貓我曾惡補過一段歷史知識，知道這指的正是激進(jìn)的道家弟子楊朱。

損一毫利天下，不與也；悉天下奉一身，不取也；人人不損一毫，人人不利天下，天下治矣！ ——春秋·楊朱

對于定長對象，你不能為它增加元素，不能為它減少元素，不能為它修改元素，甚至不能輕易地復(fù)制和刪除它！（參見本公眾號Python貓中關(guān)于字符串的系列文章，鏈接見文末）

這些對象自立于世，也自絕于世，你看它們長得是普普通通的，平平凡凡的，然而其靈魂卻是自由自在的，其生命是富有尊嚴(yán)而不可侵犯的。若想與這些公民打交道，你就得依著它們的脾氣，不可越雷池半步。

>>> t1 = ("Python", "貓")
>>> t2 = ("Python", "貓")
>>> t1 is t2  # 對象獨立
False
>>> t1[1] = "蛇"  # 不可修改元素
TypeError  Traceback (most recent call last)
TypeError: "tuple" object does not support item assignment

在上一篇文章里，我們見識了 Python 世界中的“特權(quán)種族”，而特權(quán)種族無一例外地都出身于定長對象。它們是一脈相承的，其存在的合理性也是相似的，那就是便于共用內(nèi)存資源，提高內(nèi)存使用效率。

上表就是定長對象的一份名單。可知，它們占據(jù)了多數(shù)。

定長對象的特性讓我不由地想到一種人類，它們嚴(yán)守自己的邊界，刻板而嚴(yán)謹(jǐn)，一心只在乎份內(nèi)之事，默默承擔(dān)下自己的責(zé)任，追求的是內(nèi)在的自由。雖然也會時常與別人打交道，但是，它們不貪圖擴大自己的利益，也不妄想要侵犯別人的領(lǐng)土。獨立的個體養(yǎng)成了個人的品牌，它們的不變性成就了外人能有所依賴的確定性。

>>> key1 = "Python 貓"
>>> key2 = ["someone else"]

>>> dict1 = {key1 : "好人"}
 {"Python 貓": "好人"}

>>> dict2 = {key2 : "好人"}
TypeError  Traceback (most recent call last)
TypeError: unhashable type: "list"

Python 為了維護(hù)定長對象的獨立性/確定性，在編譯機制上做了不少優(yōu)化，例如 Intern 機制與常量合并機制。其中的好處，我已經(jīng)多次提及了。

壞處也有，那就是孤獨。它們的孤獨不在于沒有同類，而在于不能（不容易）復(fù)制自身。以字符串對象為例，你可以嘗試多種多樣的手段，然而到頭來，卻發(fā)現(xiàn)唯一通用的方法竟然要先把字符串“碎尸萬段”，接著重新組裝才行！

s0 = "Python貓"

# 以下7種方法，無法復(fù)制s0字符串，id(x)==id(s0)
s1 = s0
s2 = str(s0)
s3 = s0[:]
s4 = s0 + ""
s5 = "%s" % s0
s6 = s0 * 1
import copy
s7 = copy.copy(s0)

# 以下方法可以復(fù)制字符串，“打碎”再重組
s8 = "".join(s0)

哲學(xué)上有一個著名的腦洞題：假如把一個人粉碎成原子再組合，這個人還是原來的人么？這道題能令古往今來的哲學(xué)家打起架來，若是放到現(xiàn)今正火爆的電視節(jié)目《奇葩說》上，也能令辯手們“一本正經(jīng)地胡說八道”個不休。

在 Python 的世界里，不存在這種煩惱，因為判定兩個對象是否相同的標(biāo)準(zhǔn)是確定的，也即是看它們的 id 是否相等。因此，借助 Python 來回答這道題，答案會是：如果用 join() 方法把字符串粉碎成字符再組合，新的字符串不再是原來的字符串了。

過程很“殘忍”，但總歸能稍稍釋緩自由個體的孤獨感了吧。

與定長對象不同，變長對象/可變對象信奉的是另一套哲學(xué)。

它們思想開放，采取的是兼容并包的處事觀，會因地制宜式伸縮邊界。 以列表對象為例，它樂意接納所有其它的對象，肯花費精力去動態(tài)規(guī)劃，也不懼于拔掉身上所有的“毛”。

>>> l = ["Python", "貓"]
>>> l.append("其它貓") # ["Python","貓","其它貓"]
>>> l.pop(1)   # ["Python","其它貓"]
>>> l.clear()  # []

這些大膽的行為，在定長對象那里，都是不可想象的。在變長對象身上，你似乎能感受到一種海納百川的風(fēng)范，相比之下，定長對象的鐵公雞形象則立馬顯得格局忒小了。

變長對象并非沒有邊界，相反，它們更在乎自身的邊界，不惜花費大量的資源來維持動態(tài)的穩(wěn)定。一旦邊界確定下來，它們絕不會允許越界行為。跟某些編程語言動不動就數(shù)組越界不同，Python 不存在切片越界，因為切片操作始終被控制為邊界范圍之內(nèi)，索引超出的部分會自動被舍棄。

>>> q=[1, 2, 3, 4, 5]

# 不允許索引越界
>>> q[10]
IndexError    Traceback (most recent call last)
IndexError: list index out of range

# 允許切片越界
>>> q[2:10]   # [3, 4, 5]
>>> q[-10:2]  # [1, 2]

變長對象在本質(zhì)上是一種可伸縮的容器，其主要好處就是支持不斷添加或者取出元素。對應(yīng)到計算機硬件層面，就是不斷申請或者釋放內(nèi)存空間。這類操作是代價昂貴的操作，為了減少開銷，Python 聰明地設(shè)計了一套分配超額空間的機制。

以列表為例，在內(nèi)存足夠的前提下，最初創(chuàng)建列表時不分配超額空間，第一次 append() 擴充列表時，Python 會根據(jù)下列公式分配超額空間，即分配大于列表實際元素個數(shù)的內(nèi)存空間，此后，每次擴充操作先看是否有超額空間，有則直接使用，沒有則重新計算，再次分配一個超額空間。公式如下：

new_allocated = (newsize >> 3) + (newsize < 9 ? 3 : 6)

其中，new_allocated 指的是超額分配的內(nèi)存大小，newsize 是擴充元素后的實際長度。舉例來說，一個長度為 4 的列表，append() 增加一個元素，此時實際長度為 5（即 newsize 為5），但是，Python 不會只給它分配 5 個內(nèi)存空間，而是計算后給它超額分配 new_allocated == 3 個內(nèi)存大小，所以最終加起來，該列表的元素實際占用的內(nèi)存空間就是 8 。

如此一來，當(dāng)列表再次擴充時，只要最終長度不大于 8 ，就不需要再申請新的內(nèi)存空間。當(dāng)擴充后長度等于 9 時，new_allocated 等于 7 ，即額外獲得 7 個內(nèi)存大小，以此類推。

以列表長度為橫軸，以超額分配的內(nèi)存大小為縱軸，我們就得到了如下美妙的圖表：

超額分配的空間就是定長對象的軟邊界 ，這意味著它們在擴張時是有法度的，意味著它們在發(fā)展時是有大膽計劃與適度節(jié)制的。如此看來，與定長對象的“固步自封”相比，變長對象就顯得既開明又理智了。

回頭看前面提到的定長對象，我佩服它們獨善其身的個性，雖然鐵公雞形象略顯小氣，但對人卻無害，反而你能感受到其濃濃的 “富貴不能淫，貧賤不能移，威武不能屈” 的大丈夫氣度。

再看變長對象，它們“本來無一物”，卻能包容萬物，對他人信任，對外部開放，更難得的是，它們張弛有度，孕生出的是無限的可能性。

這兩種對象極大地滿足了我對于 Python 世界的好奇心，也成為了我理解自己和人類世界的一種參照系。妙哉！妙哉！若你問，我更欽佩哪一類？喵嗚，肚子有點餓啦，且容我去覓得一二小魚干，喂飽肚子再說吧......

Python貓往期作品 ：

有了Python，我能叫出所有貓的名字

Python對象的身份迷思：從全體公民到萬物皆數(shù)

字符串系列文章 ：

你真的知道Python的字符串是什么嗎？

你真的知道Python的字符串怎么用嗎？

Python是否支持復(fù)制字符串呢？

join()方法的神奇用處與Intern機制的軟肋

-----------------

本文原創(chuàng)并首發(fā)于微信公眾號【Python貓】，后臺回復(fù)“愛學(xué)習(xí)”，免費獲得20+本精選電子書。