可变对象和不可变对象之间的区别是什么?

Question

可变对象和不可变对象之间的区别是什么?

Accepted Answer

**不可变**对象在创建后无法改变；**可变**对象可以改变。这个区别是 Python 的核心，影响别名、字典键、函数参数和一类细微的 bug。

## 两个类别

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

## 不可变："改变"创建一个新对象

```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
```

对于不可变对象，看起来"改变"值的操作实际上会产生一个新对象并重新绑定变量。原始对象永远不会被修改。

## 可变：就地修改

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

## 别名陷阱（实际危险）

```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[:]
```

分配一个可变对象不会复制它——两个名称都引用同一个对象，所以通过一个进行变更会影响另一个。这会让许多人惊讶，并导致真实的 bug。

## 为什么不可变对象可以成为字典键/集合成员

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

字典键和集合成员必须是**可哈希的**，这需要不可变性（可变键可能改变并破坏哈希表）。

## 函数参数

```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
```

## 为什么这很重要

可变性是 Python 的基本概念，解释了广泛的行为和 bug：别名陷阱（赋值不复制可变对象）、为什么函数可以修改传入的列表但不能修改整数、为什么只有不可变对象可以成为字典键/集合成员、以及可变默认参数的陷阱。

理解哪些类型是可变的和不可变的——以及对共享对象的变更会影响它的所有引用——对于编写正确的 Python 和避免其最常见的意外情况至关重要。