파이썬의 가변/불변 객체

파이썬의 참조(reference) 방식은 기존에 알고 있던 참조방식과 좀 다르다.

int a = 10;
int &b = a;
b = 7

std::cout << a << std:endl;

위 c++ 코드를 실행하면 7이 출력될 것이다. 포인터 a와 b가 참조하는 메모리 공간이 같기 때문이다.하지만 파이썬은 다르다.

a = 10
b = a
print(id(a))
>> 140409867117088
print(id(b))
>> 140409867117088
 
b = 7
print(id(a))
>> 140409867117088
print(id(b))
>> 140409867117136

b = 7 으로 새로운 값을 할당하면 b는 a가 가리키는 메모리 공간을 더 이상 참조하지 않는다. b는 7이라는 새로운 객체를 참조한다. 정수 7은 불변(immutable) 자료형이기 때문에 참조 변수를 통해 값을 바꿀 수 없기 때문이다.

파이썬에서는 모든 것이 객체다. boolean, int, float 등 다른 언어에서 원시 타입(primitive type)으로 분류하는 값들도 객체로 취급한다. 객체는 불변과 가변으로 나뉜다.

따라서 b가 가리키는 7도 int 클래스의 객체고, b는 객체가 점유하는 메모리를 가리키는 포인터라고 할 수 있다.

>>> type(b)
<type 'int'>
>>> type(b.__class__)
<type 'type'>

문자/숫자 같은 불변 객체는 변경이 불가능하기 때문에 참조 변수를 통해 조작할 방법이 없으나 리스트, 집합, 딕셔너리와 같은 가변 객체는 참조 변수를 통해 객체를 변경할 수 있다. 하지만 가변 객체의 경우에도 = 연산자로 다른 객체를 참조 변수에 할당하면 다른 ID를 갖게 된다.

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a
>>> id(a)
4522271376
>>> id(b)
4522271376

>>> b[1] = 3
>>> b
[1, 3, 3]
>>> a
[1, 3, 3]

>>> b = [4, 5, 6]
>>> id(b)
4522271520

s와 s[:]의 차이

어떤 리스트 s가 있다고 하자. id(s)와 id(s[:])는 서로 다르다. s[:]는 s를 deep copy 한 것이기 때문이다.

>>> s = [1, 2, 3]
>>> id(s)
4522271592
>>> id(s[:])
4522109408

반면에 s[:]와 s[::-1]은 리스트의 인덱스들이 참조하는 메모리주소의 순서가 서로 반대일 뿐 동일한 메모리 공간을 참조한다. (리스트 내 각 원소는 연속된 공간에 있다.)

>>> id(s[::-1])
4522109408
>>> s2 = s[::-1]
>>> id(s2[-1])
140409867117256
>>> id(s[0])
140409867117256
>>> id(s2[0])
140409867117304
>>> id(s[-1])
140409867117304

s[::-1]은 s를 deep copy 한 것이므로 s = s[::-1] 은 s가 참조하던 메모리 공간을 더 이상 참조하지 않고 s[::-1]이 가리키는 공간을 참조하도록 한다.

>>> s = [1, 2, 3]
>>> id(s)
4522109408
>>> id(s[::-1])
4522271592
>>> s = s[::-1]
>>> id(s)
4522271592

반면에 s[:] = s[::-1] 은 s[:]의 각 인덱스가 가리키는 주소를 바꾼다.

>>> s2 = s[:]
>>> s3 = s[::-1]
>>> id(s2[0])
140409867117304
>>> id(s3[0])
140409867117256
>>> s2 = s3
>>> id(s2[0])
140409867117256