ミュータブルなオブジェクトとイミュータブルなオブジェクトの違いは何ですか。

Question

Accepted Answer

**イミュータブル（不変）**なオブジェクトは作成後に変更できません。**ミュータブル（可変）**なオブジェクトは変更できます。この区別は Python の中心であり、エイリアス、dict のキー、関数の引数、そして一群の巧妙なバグに影響します。

## 2 つのカテゴリ

```text
Immutable: int, float, bool, str, tuple, frozenset, bytes, None
Mutable:   list, dict, set, bytearray, and most custom objects
```

## イミュータブル：「変更」は新しいオブジェクトを作る

```python
x = "hello"
x.upper()       # returns a NEW string "HELLO" — x is unchanged
x += " world"   # rebinds x to a NEW string; the original "hello" is untouched

n = 5
n += 1          # creates a new int 6; doesn't modify the int object 5
```

イミュータブルでは、値を「変更」するように見える操作は、実際には新しいオブジェクトを生成して変数を再束縛します。元のオブジェクトは決して変わりません。

## ミュータブル：その場で変更される

```python
lst = [1, 2, 3]
lst.append(4)   # modifies the SAME list object → [1, 2, 3, 4]
lst[0] = 99     # in-place change
```

## エイリアスの罠（実務上の危険）

```python
# mutable — two names point to the SAME object
a = [1, 2, 3]
b = a            # b is NOT a copy — it's the same list
b.append(4)
print(a)         # [1, 2, 3, 4] ← a changed too! (they're aliases)

# to actually copy:
b = a.copy()     # or list(a), or a[:]
```

ミュータブルなオブジェクトを代入してもコピーは作られません。両方の名前が同じオブジェクトを参照するため、一方を通じて変更すると他方にも影響します。これは多くの人を驚かせ、実際のバグを引き起こします。

## なぜイミュータブルなものが dict のキー／set の要素になれるのか

```python
d = {(1, 2): "point"}   # ✅ tuple key — immutable, hashable
d = {[1, 2]: "x"}       # ❌ TypeError — lists are unhashable (mutable)
```

dict のキーや set の要素は**ハッシュ可能**でなければならず、それにはイミュータブルであることが必要です（ミュータブルなキーは変化してハッシュテーブルを壊しかねません）。

## 関数の引数

```python
def modify(lst): lst.append(99)   # mutates the caller's list (passed by reference)
def rebind(n): n += 1             # rebinds locally; caller's int unchanged
```

## なぜ重要なのか

可変性は、幅広い挙動とバグを説明する Python の基礎概念です。エイリアスの罠（代入はミュータブルなものをコピーしない）、関数が渡された list は変更できても int は変更できない理由、なぜイミュータブルなオブジェクトだけが dict のキー／set の要素になれるのか、そしてミュータブルなデフォルト引数の落とし穴などです。

どの型がミュータブルでどの型がイミュータブルか、そして共有オブジェクトを変更するとそのすべての参照に影響することを理解しておくのは、正しい Python を書き、その最もよくある驚きを避けるために不可欠です。