如何以引用方式传递变量？

Question

Python文档似乎不清楚参数是通过引用传递还是通过值传递，下面的代码生成不变的值“Original”

class PassByReference:
    def __init__(self):
        self.variable = 'Original'
        self.change(self.variable)
        print(self.variable)

    def change(self, var):
        var = 'Changed'

我可以做些什么来通过实际引用传递变量吗？

Answer 1

我发现其他的答案很长很复杂，所以我创建了这个简单的图表来解释Python处理变量和参数的方式。

Answer 2

这个问题来自于对Python中的变量的误解。如果你习惯了大多数传统语言，你就有了一个心理模型，可以按照以下顺序来描述发生的事情：

a = 1
a = 2

您认为a是存储值1的内存位置，然后更新为存储值2。这不是Python中的工作方式。相反，a以对值为1的对象的引用开始，然后被重新分配为对值为2的对象的引用。即使a不再引用第一个对象，这两个对象也可能继续共存；事实上，程序中的任何其他引用都可以共享它们。

使用参数调用函数时，将创建引用传入对象的新引用。这与函数调用中使用的引用不同，因此无法更新该引用并使其引用新对象。在您的示例中：

def __init__(self):
    self.variable = 'Original'
    self.Change(self.variable)

def Change(self, var):
    var = 'Changed'

self.variable是对字符串对象'Original'的引用。当您调用Change时，您将创建对对象的第二个引用var。在函数内部，您将引用var重新分配给不同的字符串对象'Changed'，但引用self.variable是独立的，不会更改。

唯一的办法就是传递一个可变对象。因为这两个引用引用同一个对象，所以对该对象的任何更改都将反映在这两个位置。

def __init__(self):         
    self.variable = ['Original']
    self.Change(self.variable)

def Change(self, var):
    var[0] = 'Changed'

Answer 3

参数是passed by assignment。这背后的理由有两个：

1. 传入的参数实际上是对象的引用（但引用是按值传递的）
2. 有些数据类型是可变的，但有些则不是

所以：

• 如果你把一个可变的对象传给一个方法，这个方法会得到一个对同一个对象的引用，你可以让它发生变化，让你高兴，但是如果你在这个方法中重新绑定引用，外部作用域对它一无所知，完成后，外部引用仍然指向原始对象。

• 如果将不可变的对象传递给方法，则仍然无法重新绑定外部引用，甚至无法对该对象进行变异。

为了更清楚地说明这一点，让我们举几个例子。

List-可变类型

让我们尝试修改传递给方法的列表：

def try_to_change_list_contents(the_list):
    print('got', the_list)
    the_list.append('four')
    print('changed to', the_list)

outer_list = ['one', 'two', 'three']

print('before, outer_list =', outer_list)
try_to_change_list_contents(outer_list)
print('after, outer_list =', outer_list)

输出：

before, outer_list = ['one', 'two', 'three']
got ['one', 'two', 'three']
changed to ['one', 'two', 'three', 'four']
after, outer_list = ['one', 'two', 'three', 'four']

因为传入的参数是对outer_list的引用，而不是它的副本，所以我们可以使用变异列表方法来更改它，并将更改反映在外部作用域中。

现在让我们看看当我们试图更改作为参数传入的引用时会发生什么：

def try_to_change_list_reference(the_list):
    print('got', the_list)
    the_list = ['and', 'we', 'can', 'not', 'lie']
    print('set to', the_list)

outer_list = ['we', 'like', 'proper', 'English']

print('before, outer_list =', outer_list)
try_to_change_list_reference(outer_list)
print('after, outer_list =', outer_list)

输出：

before, outer_list = ['we', 'like', 'proper', 'English']
got ['we', 'like', 'proper', 'English']
set to ['and', 'we', 'can', 'not', 'lie']
after, outer_list = ['we', 'like', 'proper', 'English']

由于the_list参数是按值传递的，因此给它分配一个新列表并没有方法外部的代码可以看到的效果。the_list是outer_list引用的副本，我们有一个指向新列表的the_list点，但是无法更改outer_list点的位置。

String-不可变类型

它是不可变的，因此我们无法更改字符串的内容

现在，让我们尝试更改引用

def try_to_change_string_reference(the_string):
    print('got', the_string)
    the_string = 'In a kingdom by the sea'
    print('set to', the_string)

outer_string = 'It was many and many a year ago'

print('before, outer_string =', outer_string)
try_to_change_string_reference(outer_string)
print('after, outer_string =', outer_string)

输出：

before, outer_string = It was many and many a year ago
got It was many and many a year ago
set to In a kingdom by the sea
after, outer_string = It was many and many a year ago

同样，由于the_string参数是按值传递的，因此给它分配一个新字符串没有方法外部的代码可以看到的效果。the_string是outer_string引用的副本，我们有一个指向新字符串的the_string点，但是无法更改outer_string点的位置。

我希望这能澄清一些事情。

编辑：我们注意到，这并不能回答@David最初提出的问题：“有什么我可以做的，通过实际引用传递变量吗？”。让我们继续努力吧。

我们该怎么解决这个问题？

正如@Andrea的答案所示，您可以返回新值。这不会改变传递信息的方式，但会让您获得想要的信息：

def return_a_whole_new_string(the_string):
    new_string = something_to_do_with_the_old_string(the_string)
    return new_string

# then you could call it like
my_string = return_a_whole_new_string(my_string)

如果您真的想避免使用返回值，可以创建一个类来保存您的值并将其传递到函数中，或者使用现有的类，如列表：

def use_a_wrapper_to_simulate_pass_by_reference(stuff_to_change):
    new_string = something_to_do_with_the_old_string(stuff_to_change[0])
    stuff_to_change[0] = new_string

# then you could call it like
wrapper = [my_string]
use_a_wrapper_to_simulate_pass_by_reference(wrapper)

do_something_with(wrapper[0])

虽然这看起来有点麻烦。