面试题：Python按引用调用与函数参数传递

Question

考虑如下Python代码：def func(lst): lst.append(4); return lst; my_list = [1, 2, 3]; result = func(my_list.copy()); 请详细分析my_list和result在函数调用前后的内存变化，以及按引用调用机制在这个过程中是如何起作用的。另外，解释为什么这里使用了my_list.copy()，如果不使用会有什么不同结果。

Answer 1

1. 内存变化分析

• 函数调用前：
  • my_list 是一个包含 [1, 2, 3] 的列表对象，在内存中占据一定的空间，其内存地址为 id(my_list)。
  • result 尚未定义。
• 函数调用中：
  • func 函数接收 my_list.copy() 创建的新列表对象（与 my_list 内容相同但内存地址不同），这个新列表对象在内存中有自己独立的空间，其内存地址为 id(lst)（这里 lst 是函数参数）。
  • 执行 lst.append(4) 操作，修改的是新列表对象（即 lst 指向的对象），在其内存空间中增加一个元素 4。
  • 函数返回修改后的 lst，并赋值给 result。此时 result 指向这个包含 [1, 2, 3, 4] 的新列表对象。
• 函数调用后：
  • my_list 保持不变，仍然是 [1, 2, 3]，因为传递给函数的是其副本，其内存地址 id(my_list) 没有改变。
  • result 是 [1, 2, 3, 4]，指向一个新的内存地址 id(result)（即 func 函数中 lst 指向的内存地址）。

2. 按引用调用机制

在Python中，函数参数传递是按对象引用传递。当 func(my_list.copy()) 调用时，实际上传递的是 my_list.copy() 创建的新列表对象的引用（内存地址）。在函数内部对 lst 的操作（如 lst.append(4)），是通过这个引用找到对应的列表对象并进行修改。但由于传递的是副本的引用，所以 my_list 本身不受影响。

3. 使用 my_list.copy() 的原因及不使用的结果

• 使用 my_list.copy() 的原因：为了避免函数内部对传入列表的修改影响到原始列表 my_list。这样可以保证 my_list 的数据完整性，函数操作的是一个独立的副本。
• 不使用 my_list.copy() 的结果：如果直接传递 my_list 给函数（即 result = func(my_list)），函数内部对 lst 的修改（lst.append(4)）会直接影响到 my_list。因为此时 lst 和 my_list 指向同一个内存地址，修改 lst 就等同于修改 my_list。最终 my_list 和 result 都会是 [1, 2, 3, 4]。