在函数内部创建不可变对象
我在StackOverflow上问过一个问题，链接在这里：Python不可变类型在函数调用中的表现。
这个问题让我明白，传递给函数的其实只是对不可变对象的引用，所以把一个元组传给函数并不会导致这个对象在内存中被完整复制。
不过，根据这个链接：http://www.testingreflections.com/node/view/5126，
“一些对象，比如字符串、元组和数字，是不可变的。在函数或方法内部修改它们会创建一个新的实例，而函数外部的原始实例不会改变。”
我写了一些测试代码，把一个不可变对象传给一个函数。正如我预期的那样，我可以通过函数头部定义的参数名来修改这个对象，但所有的修改只在被调用的函数内部有效，函数外部的原始对象保持不变。
所以我想问的是：
只有在尝试修改传入的对象时，才会创建新的实例吗？我猜如果对象没有被改变，引用它就足够了。更重要的是，如果在尝试修改时确实会创建一个副本，Python是如何管理内存的呢？是采用零复制/写时复制的方式，还是会创建一个完整的复制对象（在内存中保留整个对象的大小），这个对象只在被调用的函数内部可见？
3 个回答
如果一个对象是不可变的，那就没办法去改变它。你可以把一个新的对象赋值给之前和这个对象关联的名字。要做到这一点，你首先需要创建一个新的对象。所以，是的，你需要为这个全新的对象分配空间。
我不是在单独说Python，而是一般来说，在不可变的数据结构中，任何需要改变状态的方法都会返回一个新的对象（这个对象的状态已经被修改）。而旧的对象则保持不变。
举个例子，Java中的可变列表可能会有：
void addItem(Object item) { ... }
而对应的不可变列表会有类似这样的一个方法：
List addItem(Object item) { ... }
所以，实际上不可变的数据结构并没有什么特别之处。在任何编程语言中，你都可以创建不可变的数据结构。不过，有些语言让创建可变的数据结构变得困难甚至不可能（通常是函数式编程语言）。
有些语言可能会提供伪不可变的数据结构。它们让某些特殊的数据结构在程序员眼里看起来是不可变的，但实际上并不是。
在Python中，如果你把变量想成是附在对象上的名字，而不是装值的盒子，你会更清楚地理解它们。任何对象都可以有多个名字，有些名字是局部的，只在函数内部有效，函数返回时会自动去掉这些名字。
比如你这样做：
name = "Slartibartfast"
person = name
这里有一个字符串对象，里面的内容是“Slartibartfast”，它可以用两个名字来称呼：name和person。无论用哪个名字，你得到的都是同一个对象；你可以用id()函数来验证这一点。
那么，这个字符串的“真实”名字是name还是person呢？这是个陷阱问题。这个字符串本身并没有名字，它就是一个字符串。name并不是一个装着“Slartibartfast”的盒子，它只是一个指向这个对象的标识符。person在Python中地位是一样的；name并不因为先被赋值就“更重要”。
注意：有些对象，比如函数和类，有一个
__name__属性，保存了在def或class语句中用来声明它的名字。如果可以说它有“真实名字”，那就是这个。不过，你仍然可以通过任何赋值的名字来引用它。
现在，假设你“修改”这个字符串，让它更有荷兰风味：
person = person.replace("art", "aart")
这里的“修改”加了引号，因为你不能真正修改一个字符串。由于字符串是不可变的，每次字符串操作都会创建一个新的字符串。什么时候发生呢？立刻。在这个例子中，新的字符串“Slaartibaartfast”被创建，名字person被调整为指向这个新字符串。然而，名字name仍然指向原来的字符串，因为你没有告诉它去指向其他东西。只要至少有一个名字指向它，Python就会保留那个老旧的“Slartibartfast”。
处理函数时也是一样的：
def dutchnametag(name):
name = name.replace("art", "aart")
print "HELLO! My Dutch name is", name
person = "Slartibartfast"
dutchnametag(person)
这里我们把字符串“Slartibartfast”赋值给全局名字person。然后我们把这个字符串传递给我们的函数，函数里得到了一个额外的局部名字name。接着通过name这个标识符调用字符串的replace()方法，创建了一个新字符串。然后，标识符name被重新指向这个新字符串。在函数外，全局标识符person仍然指向原来的字符串，因为没有任何操作改变它指向其他东西。