Python中的指针

Question

我是一名物理学生，主要使用Python和Matlab编程，现在开始学习C语言，以提高我的模拟性能。

我有个简单的问题：Python里有指针吗？Matlab里有指针吗？如果有的话，我能像在C语言中那样“轻松”使用它们吗？

我知道在Python和Matlab这些高级语言的背后，其实有很多指针在运作。我的问题是：我能在Python或Matlab中像这样明确地使用指针，就像在C语言中那样吗：

int *p;
int someValue = 1;
p = &someValue;
doSomethingForMe = callSomeFunction(p);

我知道这样做可能没有什么意义（对于大多数应用来说）。我只是想学习。

Answer 1

在Python中，你可以使用ctypes库来实现指针的功能。还有，你可以通过一些方法在Python中“模拟”指针的概念，就像这个问题中提到的那样。

在Matlab中，也没有指针的概念。

Answer 2

你可能会常常听到说，Python 有“名字”，而不是传统意义上的“变量”。而且它也没有“指针”，因为指针这个概念主要是在低级语言中才有意义，比如 C 语言。（所以，如果你在 Python 中使用 C 兼容库，比如 ctypes，你可以得到“指针”。但这些指针只是为了和 C 语言互通用的。）

在 C 语言中，指针通常用来实现的功能，在 Python 中以其他方式存在。比如：

• 从一个函数返回多个值。在 C 语言中，你可能会写 int foo(int *, int *) 来返回两个整数（可能还会有一个错误代码）。而在 Python 中，你只需使用元组解包：x, y = foo()，在 foo 函数中使用 return x, y。
• 传入大型对象。因为在 Python 中一切都是通过引用传递的，所以你可以安全地传递一个大型对象的引用，而不需要担心它会被复制。

• 修改输入参数。大部分情况下，你可以通过选择合适的可变输入来实现。例如，你可以将一个列表传入函数，并在函数内部修改这个列表。在 Python 中，由于引用是相同的，输入的列表看起来会被修改：

  def change_list(l):
      l[0] = 3
  my_list = [1,2,3]
  change_list(my_list)
  print(my_list) # prints [3, 2, 3]
  

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MATLAB 的变量概念与 Python 不同。在 MATLAB 中，变量是一个具有某些维度的矩阵。写 x = y 实际上是将 y 复制到 x 中（并适当地设置 x 的维度）。MATLAB 内部会进行优化，避免在不必要的情况下实际复制数据，但对程序员来说，x 和 y 看起来像是两个独立的矩阵。

MATLAB 也没有指针，除非你在处理编译的 MEX 扩展（这些扩展是用其他语言如 C 编写的）。和 Python 一样，MATLAB 也有一些机制可以在不需要指针的情况下传递数据（例如多个输入和输出参数）。