摘要：本文標(biāo)題的問(wèn)題分為兩部分中是否支持復(fù)制字符串如果不支持，為什么不支持請(qǐng)讀者花幾分鐘想一下，想清楚后，把你的答案記住，然后再往下看。什么是復(fù)制字符串首先，必須要大家對(duì)復(fù)制這個(gè)概念達(dá)成共識(shí)。

連續(xù)幾篇文章都在寫(xiě) Python 字符串，這出乎我的意料了。但是，有的問(wèn)題，不寫(xiě)不行，特別是那種靈機(jī)一動(dòng)想到的問(wèn)題，最后你發(fā)現(xiàn)，很多人根本不懂卻又誤以為自己懂了。那就繼續(xù)刨根問(wèn)底，探究個(gè)明白吧。

在上一篇文章《你真的知道Python的字符串怎么用嗎？》里，我突發(fā)奇想，將字符串跟列表做了比較，然后發(fā)現(xiàn)字符串竟然沒(méi)有復(fù)制的方法。當(dāng)時(shí)沒(méi)有細(xì)想，只說(shuō)要擱置疑問(wèn)。過(guò)后，有好學(xué)的小伙伴在后臺(tái)留言，與我交流這個(gè)問(wèn)題，給了我一些啟發(fā)。為了徹底弄懂它，我繼續(xù)查了不少資料，今天，就跟大家分享一下我發(fā)現(xiàn)的東西吧。

本文標(biāo)題的問(wèn)題分為兩部分：（1）Python 中是否支持復(fù)制字符串？（2）如果不支持，為什么不支持？

請(qǐng)讀者花幾分鐘想一下，想清楚后，把你的答案記住，然后再往下看。

讓我們做一個(gè)約定（自愿遵守）：如果看到最后，你推翻了現(xiàn)在的答案，建立了新的認(rèn)知，這說(shuō)明我寫(xiě)的內(nèi)容有用，那請(qǐng)你任意贊賞，或者將本文分享給其他使用 Python 的小伙伴。

首先，必須要大家對(duì)“復(fù)制”這個(gè)概念達(dá)成共識(shí)。復(fù)制，也叫拷貝，英文單詞是 copy，具體意思是“將某事物通過(guò)某種方式制作成相同的一份或多份的行為”（釋義來(lái)自維基百科）。復(fù)制的結(jié)果是，出現(xiàn)了多份極其相似但卻相互獨(dú)立的事物（副本），舉例來(lái)說(shuō)，你有一份文檔 X，然后復(fù)制一份并重新命名為 Y，這兩者是相互獨(dú)立的，若你刪除其中一個(gè)，另一個(gè)不會(huì)一起被刪除。

這個(gè)詞用在 Python 里，我們想表達(dá)的是同樣的意思，即復(fù)制行為會(huì)產(chǎn)生新的獨(dú)立對(duì)象，它與原始對(duì)象極其相似，但兩者的生命周期沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)關(guān)系。下面先用列表來(lái)舉例：

list1 = [1,2]
id(list1) 
>>> 1981119454856

list2 = list1.copy()
print(list1 == list2) 
>>> True
id(list2)
>>> 1981116983752

上例中，列表 list2 是 list1 的副本，兩者字面量相等，但是內(nèi)存地址（即 id ）不相等，是兩個(gè)相互獨(dú)立的對(duì)象。如果字符串能夠做到同樣的效果，那我們就說(shuō)，字符串可以被復(fù)制，否則，我們說(shuō)字符串不可以被復(fù)制。

有了上面的概念和示例，請(qǐng)先思考，你會(huì)用什么方式復(fù)制字符串呢？（暫停，思考3分鐘）

好了，先看看下面的幾種方法：

s0 = "Python貓"

s1 = s0
s2 = str(s0)
s3 = s0[:]
s4 = s0 + ""
s5 = "%s" % s0
s6 = s0 * 1
s7 = "".join(s0)
import copy
s8 = copy.copy(s0)

你想到的復(fù)制方式是否在以上8種方式里呢？那么，如果把 s0 至 s8 的 id 打印出來(lái)，有哪些會(huì)跟 s0 不同呢？

答案是，它們的內(nèi)存地址 id 完全相同，也就是說(shuō)，一頓操作猛如虎，結(jié)果卻始終只有一份字符串，根本沒(méi)有復(fù)制出新的字符串！

Python貓 的老讀者看到這，會(huì)心一笑，這不就是因?yàn)樽址?Intern 機(jī)制嘛，短字符串在內(nèi)存中只會(huì)存在一份，在《Python中的“特權(quán)種族”是什么？》這篇文章里提到過(guò)的。

但請(qǐng)別開(kāi)心得太早，你可以把 s0 改成一個(gè)超長(zhǎng)的字符串，例如：

s0 = "Python貓是來(lái)自喵星的客人，它喜歡地球和人類(lèi)，正在學(xué)習(xí)Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號(hào)也叫Python貓，歡迎你關(guān)注哦，喵喵喵喵~~~"

然后，再重復(fù)上面的操作。最終，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，s0 到 s8 的 id 還是完全相同。

是不是吃驚了呢？新的 s0 明明已經(jīng)超過(guò) Intern 機(jī)制的長(zhǎng)度了，為什么不會(huì)產(chǎn)生新的字符串呢？

首先，請(qǐng)你相信，超出 Intern 機(jī)制的字符串可以存在多份，即你可以創(chuàng)建出值完全相同的多個(gè)字符串對(duì)象，因?yàn)樽址畬?duì)象在內(nèi)存中并不一定是唯一的：

s9 = "Python貓是來(lái)自喵星的客人，它喜歡地球和人類(lèi)，正在學(xué)習(xí)Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號(hào)也叫Python貓，歡迎你關(guān)注哦，喵喵喵喵~~~"

print(id(s0) == id(s9))
>>> False 

上例表明，你可以創(chuàng)建出多個(gè)相同的字符串對(duì)象，但是這種方法與前面列舉的8種不同，因?yàn)樗仟?dú)立于 s0 的操作，并不是一種復(fù)制操作。從理論上講，Python 完全可以提供一個(gè)方法，達(dá)到復(fù)制出新的副本的結(jié)果。現(xiàn)在的問(wèn)題恰恰就是：為什么允許存在多個(gè)相等的字符串對(duì)象，但是卻無(wú)法通過(guò)復(fù)制的方式來(lái)創(chuàng)建呢？

我發(fā)現(xiàn)，不僅字符串不允許復(fù)制，元祖也如此，事實(shí)上，還有 int 、float 也不支持復(fù)制。它們都是不可變對(duì)象，為什么不可變對(duì)象就不支持復(fù)制操作呢？

在查資料的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上很多文章對(duì)于“不可變對(duì)象”的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)，這些人不知道 Intern 機(jī)制的存在，誤以為字符串對(duì)象在內(nèi)存只能有唯一一個(gè)，進(jìn)而誤以為不可變對(duì)象就是在內(nèi)存中只有一份的對(duì)象。所以，這些文章很容易推斷出錯(cuò)誤的結(jié)論：因?yàn)樽址遣豢勺儗?duì)象，所以字符串不支持復(fù)制。

事實(shí)上，不可變對(duì)象跟復(fù)制操作之間，并沒(méi)有必然的強(qiáng)相關(guān)的關(guān)系。肯定是出于別的原因，設(shè)計(jì)者才給不可變對(duì)象加上這種限制，這個(gè)原因是什么呢？

在知乎上，有敏銳的同學(xué)提出了我的疑問(wèn)“Python中如何復(fù)制一個(gè)值或字符串？”，可惜只有4個(gè)回答，而且都沒(méi)答到點(diǎn)上。Stackoverflow上恰好也有一個(gè)問(wèn)題“How can I copy a Python string?”，同樣沒(méi)多少人注意到，只有5個(gè)回答，好在最高票答案提到了一個(gè)點(diǎn)，即這樣可以加快字典的查找速度。

然而，他說(shuō)的這個(gè)點(diǎn)并不靠譜。字典要求鍵值是可哈希對(duì)象，可是計(jì)算字符串的哈希值是根據(jù)字面值計(jì)算，所以對(duì)多個(gè)相等的字符串對(duì)象，其哈希值其實(shí)是一樣的，對(duì)計(jì)算和查找根本無(wú)影響。

w1 = "Python貓是來(lái)自喵星的客人，它喜歡地球和人類(lèi)，正在學(xué)習(xí)Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號(hào)也叫Python貓，歡迎你關(guān)注哦，喵喵喵喵~~~"
w2 = "Python貓是來(lái)自喵星的客人，它喜歡地球和人類(lèi)，正在學(xué)習(xí)Python，而且想借助Python變成人，它的微信公眾號(hào)也叫Python貓，歡迎你關(guān)注哦，喵喵喵喵~~~"

print(w1 == w2) 
>>> True
print(id(w1) == id(w2)) 
>>> False 
print(hash(w1) == hash(w2)) 
>>> True

繼續(xù)查資料，終于在《流暢的Python》找到了明確的解釋?zhuān)?/p>

這些細(xì)節(jié)是 CPython 核心開(kāi)發(fā)者走的捷徑和做的優(yōu)化措施，對(duì)這門(mén)語(yǔ)言的用戶(hù)而言無(wú)需了解，而且那些細(xì)節(jié)對(duì)其他 Python 實(shí)現(xiàn)可能沒(méi)用，CPython 未來(lái)的版本可能也不會(huì)用。

這本《流暢的Python》是進(jìn)階首選書(shū)目之一，我曾讀過(guò)部分章節(jié)，沒(méi)想到在一個(gè)不起眼的小節(jié)里，作者 “驚訝地發(fā)現(xiàn)” 元祖的不可復(fù)制性，在此之前，他還自以為“對(duì)元祖無(wú)所不知”，哈哈哈。

雖然，我早猜測(cè)到原因是節(jié)省內(nèi)存和提高速度，但看到這個(gè)明確的解釋?zhuān)肋@只是CPython 解釋器的“善意的謊言”，而且在未來(lái)版本可能不會(huì)用，我感到特別意外。

它證實(shí)了我的猜測(cè)，同時(shí)，也提供了超預(yù)期的信息：其它 Python 解釋器可能支持復(fù)制不可變對(duì)象，目前 CPython 算是一種妥協(xié)，在未來(lái)可能會(huì)恢復(fù)不可變對(duì)象的復(fù)制操作呢！

回到文章開(kāi)頭的兩個(gè)問(wèn)題，我們得到的答案是：Python 本身并不限制字符串的復(fù)制操作，只是當(dāng)前版本的 CPython 做了優(yōu)化，才導(dǎo)致出現(xiàn)這種“善意的謊言”，它這么做的原因?yàn)榱藢?duì) Intern 機(jī)制做補(bǔ)充，設(shè)法使全部字符串對(duì)象在內(nèi)存都只有一份，以達(dá)到節(jié)省內(nèi)存的效果。

CPython 是用 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的 Python 解釋器，是官方的、使用最廣泛的解釋器。除了它，還有用 Java 實(shí)現(xiàn)的 Jython 解釋器、用 .NET 實(shí)現(xiàn)的 IronPython 解釋器、用 Python 實(shí)現(xiàn)的 PyPy 解釋器，等等。其它解釋器都是怎么應(yīng)對(duì)字符串的復(fù)制操作的呢？唉，學(xué)無(wú)止境，本人才疏學(xué)淺沒(méi)有涉獵，還是先擱置疑問(wèn)吧。

這里，我就想提一個(gè)題外話(huà)，Python 最最最廣為人詬病的就是 GIL（全局解釋器鎖），這導(dǎo)致它不支持真正意義的多線(xiàn)程，成為很多人指責(zé) Python 慢的元兇。但是，這個(gè)問(wèn)題是 CPython 解釋器帶來(lái)的，而像 Jython 解釋器就不存在這個(gè)問(wèn)題。

好了，就此打住吧。你是否還記得在文章開(kāi)頭時(shí)想到的答案呢？是否改變了最初的想法呢？歡迎關(guān)注公眾號(hào) Python貓 ，來(lái)跟我交流，一起來(lái)學(xué)習(xí) Python ，做個(gè)合格的 Pythonista。

參考學(xué)習(xí)：

《流暢的Python》

https://www.zhihu.com/questio...

https://dwz.cn/4o0WXy8G

最后是福利時(shí)刻：本公眾號(hào)（Python貓）由清華大學(xué)出版社贊助，將抽獎(jiǎng)送出兩本新書(shū)《深入淺出Python機(jī)器學(xué)習(xí)》，截止時(shí)間到11月29日18:18，點(diǎn)擊 這個(gè)鏈接，馬上參與吧。

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