深拷贝、浅拷贝、直接复制的区别

不妨举一个例子，有一个名为Date的类和一个名为Time的类，如下定义：

class Date:
    def __init__(self, year, month, day):
        self.year = year
        self.month = month
        self.day = day

    def __str__(self):
        return f"{self.year}-{self.month}-{self.day}"


class Time:
    def __init__(self, hour, minute, second):
        self.hour = hour
        self.minute = minute
        self.second = second
    
    def __str__(self):
        return f"{self.hour}:{self.minute}:{self.second}"

现在我们再定义一个名为Datetime的类：

class Datetime:
    def __init__(self, date, time, tag: str):
        self.date = date
        self.time = time
        self.tag = tag
    
    def __str__(self):
        return f"{self.tag} {self.date} {self.time}"

现在我们创建一个Datetime对象：

dt = Datetime(Date(2024, 1, 1), Time(0, 0, 0), "example1")

接下来考虑：如何复制这个对象？

直接赋值

最容易想到的方法就是直接赋值，如下：

dt2 = dt

此时我们对dt2进行一下修改，将它的tag改成"example2"，看一下会发生什么：

dt2.tag = "example2"
print(dt)
print(dt2)

输出：

example2 2024-1-1 0:0:0
example2 2024-1-1 0:0:0

可以看到这两个对象的tag属性都已经被修改为了"example2"，这是因为直接赋值时，Python会把dt1和dt2这两个名字指向同一个对象。

浅拷贝

浅拷贝可以用copy.copy()实现，修改上述代码：

from copy import copy

dt = Datetime(Date(2024, 1, 1), Time(0, 0, 0), "example1")
dt2 = copy(dt)
dt2.tag = "example2"
print(dt)
print(dt2)

输出：

example1 2024-1-1 0:0:0
example2 2024-1-1 0:0:0

可以看到，dt2的tag属性被修改了，但是dt的tag属性没有被修改。但是当我们将d2修改为2023年1月1日：

dt2.date.year = 2023
print(dt)
print(dt2)

输出：

example1 2023-1-1 0:0:0
example2 2023-1-1 0:0:0

可以看到，dt的date属性也被修改了，这是因为浅拷贝不会处理更深层的属性。这时我们可以用深拷贝：

深拷贝

深拷贝可以用copy.deepcopy()实现，修改上述代码：

from copy import deepcopy

dt = Datetime(Date(2024, 1, 1), Time(0, 0, 0), "example1")
dt2 = deepcopy(dt)
dt2.tag = "example2"
dt2.date.year = 2023
print(dt)
print(dt2)

输出：

example1 2024-1-1 0:0:0
example1 2023-1-1 0:0:0

可以看到，dt2的date属性没有被修改，这是因为深拷贝会递归地处理更深层的属性。深拷贝下的dt和dt2可以看作完全无关。