Python中的动态类型系统与对象可变性

描述
Python的动态类型系统允许变量在运行时绑定到不同类型的对象，而对象的可变性（mutable/immutable）决定了其内容是否可被修改。理解这两者的关系对避免常见错误（如意外修改共享数据）至关重要。

核心概念

1. 动态类型：变量本身无类型，其类型由当前绑定的对象决定。
2. 可变对象：内容可修改（如列表、字典、集合）。
3. 不可变对象：内容不可修改（如整数、字符串、元组）。

步骤1：动态类型的行为

a = 10      # a绑定到整数对象10  
a = "hello" # a重新绑定到字符串对象（原整数对象若无引用则被回收）  

• 变量 a 仅是对象的标签，重新赋值即切换绑定。
• 对象的生命周期由引用计数管理。

步骤2：可变对象的修改

lst1 = [1, 2, 3]  
lst2 = lst1   # lst2与lst1绑定到同一列表对象  
lst2.append(4)  
print(lst1)   # 输出 [1, 2, 3, 4]（原列表被修改）  

• 可变对象被多个变量引用时，通过任一引用修改都会影响所有引用。

步骤3：不可变对象的“修改”

s1 = "abc"  
s2 = s1        # s2与s1绑定到同一字符串对象  
s2 = s2 + "d"  # 创建新字符串"abcd"，s2重新绑定到新对象  
print(s1)      # 输出 "abc"（原字符串未变）  

• 对不可变对象的操作（如拼接、切片）会生成新对象，原对象不变。

步骤4：函数参数传递的陷阱

def modify_list(l):  
    l.append(4)  # 修改可变对象原内容  

my_list = [1, 2, 3]  
modify_list(my_list)  
print(my_list)  # 输出 [1, 2, 3, 4]（原列表被修改）  

def reassign_list(l):  
    l = [5, 6]   # l重新绑定到新列表，不影响外部变量  

reassign_list(my_list)  
print(my_list)  # 仍输出 [1, 2, 3, 4]（未修改原列表）  

• 函数参数传递是“对象引用传递”。
• 在函数内修改可变对象会影响外部变量，但重新绑定参数变量不会影响外部。

步骤5：如何避免意外修改

• 不可变对象：天然安全，无需担心共享问题。
• 可变对象：
  • 使用拷贝（如 lst.copy() 或 copy.deepcopy()）创建独立对象。
  • 设计函数时，若需保留原数据，应优先操作拷贝而非直接修改参数。

def safe_modify(l):  
    l = l.copy()  # 创建副本  
    l.append(4)  
    return l  

original = [1, 2, 3]  
new_list = safe_modify(original)  
print(original)  # 输出 [1, 2, 3]（未修改）  

总结

• 动态类型使变量灵活，但需警惕可变对象的共享修改。
• 不可变对象适合作为字典键或共享数据，可变对象需谨慎处理拷贝与引用关系。
• 函数设计时，明确是否需修改传入对象，并通过文档或拷贝机制避免副作用。