Python copy模块：浅拷贝与深拷贝完全指南

什么是Python copy模块？

Python中的copy模块提供了对象拷贝功能，包含两个核心函数：

copy.copy(x) - 创建对象的浅拷贝
copy.deepcopy(x) - 创建对象的深拷贝

理解这两种拷贝方式的区别对于避免Python编程中的常见错误至关重要。

浅拷贝(copy.copy)详解

浅拷贝创建一个新对象，但仅复制原对象的第一层元素。如果元素是可变对象（如列表、字典），则复制的是引用而非值。

浅拷贝示例代码

import copy

# 原始列表
original = [1, 2, [3, 4]]

# 创建浅拷贝
shallow_copied = copy.copy(original)

# 修改原始列表中的可变元素
original[2][0] = 'changed'

print("原始列表:", original)      # [1, 2, ['changed', 4]]
print("浅拷贝列表:", shallow_copied) # [1, 2, ['changed', 4]]

从输出可见，当修改原始列表中的嵌套列表时，浅拷贝中的嵌套列表也随之改变，因为它们引用同一内存地址。

深拷贝(copy.deepcopy)详解

深拷贝递归复制所有层级元素，创建一个完全独立的新对象，包括所有嵌套对象。

深拷贝示例代码

import copy

# 原始列表
original = [1, 2, [3, 4]]

# 创建深拷贝
deep_copied = copy.deepcopy(original)

# 修改原始列表中的可变元素
original[2][0] = 'changed'

print("原始列表:", original)    # [1, 2, ['changed', 4]]
print("深拷贝列表:", deep_copied) # [1, 2, [3, 4]]

深拷贝创建了完全独立的对象，修改原始对象不会影响深拷贝对象。

浅拷贝 vs 深拷贝：关键区别

特性	浅拷贝(copy.copy)	深拷贝(copy.deepcopy)
复制层级	仅第一层	所有层级
复制对象	复制对象引用	创建新对象
内存使用	较少	较多
性能	更快	较慢
适用场景	简单对象、无嵌套结构	嵌套对象、复杂数据结构

实际应用场景

场景1：配置模板

import copy

# 基础配置模板
base_config = {
    'timeout': 30,
    'retries': 3,
    'options': ['compress', 'encrypt']
}

# 创建多个独立配置
config1 = copy.deepcopy(base_config)
config2 = copy.deepcopy(base_config)

# 修改独立配置
config1['options'].append('cache')
config2['timeout'] = 60

print("基础配置:", base_config)  # {'timeout': 30, 'retries': 3, 'options': ['compress', 'encrypt']}
print("配置1:", config1)       # {'timeout': 30, 'retries': 3, 'options': ['compress', 'encrypt', 'cache']}
print("配置2:", config2)       # {'timeout': 60, 'retries': 3, 'options': ['compress', 'encrypt']}

场景2：游戏状态保存

import copy

class GameState:
    def __init__(self):
        self.level = 1
        self.players = ['Player1']
        self.items = {'weapon': 'sword', 'armor': 'leather'}

# 创建游戏当前状态
current_state = GameState()

# 保存游戏状态
saved_state = copy.deepcopy(current_state)

# 修改当前状态
current_state.level = 2
current_state.players.append('Player2')
current_state.items['weapon'] = 'axe'

print("当前状态:", current_state.level, current_state.players, current_state.items)
# 输出: 2 ['Player1', 'Player2'] {'weapon': 'axe', 'armor': 'leather'}

print("保存的状态:", saved_state.level, saved_state.players, saved_state.items)
# 输出: 1 ['Player1'] {'weapon': 'sword', 'armor': 'leather'}