Python中哪些是不可变的？

Question

我正在尝试弄清楚以下对象在Sage中是否是不可变的（因为Sage是基于Python的，所以我认为如果在Python中是不可变的，那么在Sage中大多数情况下也会是不可变的）。

下面是对象e、f、g和i。

class e: pass
f = e()
g = pi # (g's "type" in Sage is symbolic expression. It's supposed to be 3.1415....etc)
i = lambda x: x*x

我了解到e是一个类，这意味着它是可变的（不可变的类有意义吗？难道所有类都可以被修改吗？）。因为f是一个类的实例，所以我猜它也是可变的，因为类是可变的。

在Python中，数字是不可变的，所以g应该也是不可变的，尽管它是一个无理数。

最后，i是一个函数，这意味着它应该是可变的？

我不太明白不可变性的概念。对于一个函数来说，不可变意味着什么？对于一个类来说，不可变又意味着什么呢？

Answer 1

正式来说，一个对象是可变的，如果它的值可以改变，但身份不变。

列表是可变的，所以某个特定的实例的值可以随着时间的推移而改变：

>>> x = orig_x = []
>>> x == []
True
>>> x += [1]
>>> x == []      # The value of x has changed
False
>>> x is orig_x  # But the identity remains the same
True

但是，数字是不可变的，所以它们的值不能改变。相反，变量必须更新为指向一个完全不同的对象：

>>> x = orig_x = 1
>>> x == 1
True
>>> x += 1
>>> x == 1        # Again, the value of x has changed
False
>>> x is orig_x   # But now the identity has changed as well
False

不可变性是一个重要的概念，因为知道一个对象的值不能改变，可以让你对它做出一些假设（例如，dict 实际上需要不可变的键，而 set 和 frozenset 需要不可变的成员，因为对象的值会影响它在数据结构中的存储方式。如果允许可变的条目，它们在存储后被修改可能会导致它们放错地方）。

与普遍的看法相反，用户定义的类如果没有重写相等的定义，技术上来说是不可变的。这是因为用户定义类的默认“值”定义就是 id(self)。当一个对象的值就是它的身份时，显然它们不可能随着时间的推移而不同，因此这个对象不算“可变”。

非正式来说？大多数人用一种直观的“我能改变它吗？”的定义，类似于 Gareth McCaughan 的回答。这和正式定义的基本思想是一样的，只是用更广泛的“值”含义，而不是技术上关于相等性检查的定义。

Answer 2

e 是可变的。比如，你可以给这个类添加一个新方法：e.foo = lambda self,x: x。

f 也是可变的。你可以给这个类的实例添加一个新属性：f.x = 99。

g 是不可变的。你不能对它做任何修改。

i 不是不可变的。你可以对它做一些“坏事”：比如执行 i.func_code = (lambda x: 123).func_code，这样之后 i(10) 的结果就会变成 123，而不是 100。（你也可以做一些更合理的事情。比如执行 i.__doc__ = "这个函数返回它参数的平方."，这样在使用 help(i) 时就能得到更有帮助的信息。）

一个对象是可变的，如果你可以对这个对象做一些操作，从而改变它未来的行为。比如，你不能改变数字 10 的行为；但你可以改变一个函数对象、一个类、一个类的实例，或者一个列表的行为。（不过元组就不行了。一旦创建了元组，它就会一直保持不变。）