如何在Python中模拟指针？ _Python

如果您曾经使用过像C或者C++这样的低级语言，那么您可能听说过指针。指针允许您在部分代码上取得更高的效率。但它们也会给初学者带来困惑，而且还可能导致各种内存管理错误，即使对于专家来说也会如此。那么它们在Python的哪里？您该如何在Python中模拟指针？
指针在C和C++中广泛应用。从本质上来说，它们是保存另一个变量内存地址的变量。有关指针的复习，您可以考虑看一下这篇关于C语言指针的概述。
通过本文，您会更好地理解Python的对象模型，同时明白为什么Python中不存在真正的指针。对于需要模仿指针行为的情况，您将学习到如何在没有内存管理噩梦的情况下在Python中模拟指针。
在本文中，您将
· 了解为什么Python中的指针不存在
· 探索C变量和Python名称之间的区别
· 在Python中模拟指针
· 使用ctypes实现真正的指针
注意：在本文中，“Python”会涉及C中Python的参考实现，也称作CPython 。当文章在讨论该语言的一些内部结构时，这些注释适用于CPython 3.7，但在将来或过去的语言迭代中可能不适用。
为什么Python没有指针？事实上，我并不知道答案。Python中的指针本身可以存在吗？可能，但指针似乎违背了Python的禅宗。指针鼓励隐含的变化而不是明确的变化。通常，它们很复杂而不是简单，特别是对于初学者。更糟糕的是，他们会导致你自作自受，或者做一些非常危险的事情，比如从您不被允许的一段内存中读取数据。
Python倾向于尝试从用户那里抽象出内存地址等实现细节。Python通常关注可用性而不是速度。因此，Python中的指针并没有多大意义。但不要害怕，默认情况下，Python会为您提供使用指针的一些好处。
理解Python中的指针需要简要介绍Python的实现细节。具体来说，您需要了解：
1.不可变对象和可变对象
2.Python变量/名称
保留你的内存地址，让我们开始吧。
Python中的对象在Python中，一切都是对象。为了证明，你可以打开一个REPL并尝试使用isinstance()：

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此代码向您显示Python中的所有内容确实是一个对象。每个对象至少包含三个数据：
•引用计数
•类型
•值
引用计数用于内存管理。要深入了解Python内存管理的内核，您可以阅读Python中的内存管理。
类型在CPython层使用，用于确保运行时的类型安全性。最后，值，即与对象关联的实际值。
但并非所有对象都是相同的。您还需要了解另一个重要的区别：不可变对象和可变对象。理解对象类型之间的差异确实有助于阐明Python中的指针的第一层。
不可变对象和可变对象在Python中，有两种类型的对象;
1. 不可变对象无法更改
2. 可变对象可以更改
理解这种差异是认识Python指针的第一个关键。以下是常见类型的细分以及它们是否可变或不可变：

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如您所见，许多常用的基元类型是不可变的。您可以通过编写一些Python来证明这一点。您需要Python标准库中的一些工具：
1.id() 返回对象的内存地址。
2.is 当且仅当两个对象具有相同的内存地址时才返回True 。
再次，您可以在REPL环境中使用运行以下代码：

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在上面的代码中，您已经将5赋给x 。如果您尝试使用add修改此值，那么您将获得一个新对象：

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上面的代码似乎修改了x的值，但您得到了一个新对象作为响应。
str类型也是不变的：

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同样，经过“+=”操作后s最终会有不同的内存地址。
福利：“+=”操作会转换成不同的方法调用。
对于某些对象，如list对象，+=将转换为__iadd__()（就地添加）。这将修改self并返回相同的ID 。但是，str和int对象没有这些方法，这就导致它们调用的是__add__()而不是__iadd__() 。
有关更多详细信息，请查看Python 数据模型文档。
试图直接改变字符串s会导致错误：