如果您曾經(jīng)使用過C或C ++等低級(jí)語言,那么您可能已經(jīng)聽說過指針。指針允許您在部分代碼中創(chuàng)建高效率。它們也會(huì)給初學(xué)者帶來困惑,并且可能導(dǎo)致各種內(nèi)存管理錯(cuò)誤,即使對(duì)于專家也是如此。那么在Python中有指針的存在嗎?
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指針廣泛用于C和C ++。本質(zhì)上,它們是保存另一個(gè)變量的內(nèi)存地址的變量。有關(guān)指針的更新,可以考慮在C指針上查看此概述。
為什么Python沒有指針?
實(shí)際上指針為何不存在的原因現(xiàn)在還不知道,也許指針違背了Python的禪宗。指針鼓勵(lì)隱含的變化而不是明確的變化。但通常情況下,它們很復(fù)雜而不是很簡(jiǎn)單,特別是對(duì)于初學(xué)者。更糟糕的是,當(dāng)他們用指針指向自己的方法,或做一些非常危險(xiǎn)的事情,比如從你無法獲取的的一些變量中讀取數(shù)據(jù)。
Python更傾向于嘗試從用戶那里抽象出內(nèi)存地址來實(shí)現(xiàn)具體細(xì)節(jié),所以Python通常關(guān)注可用性而不是速度。因此,Python中的指針并沒有多大意義。但是在有些情況下,Python會(huì)為您提供使用指針的一些好處。
想要理解Python中的指針,需要理解Python實(shí)現(xiàn)指針功能的具體細(xì)節(jié)。簡(jiǎn)單來說,需要了解這些知識(shí)點(diǎn):
不可變對(duì)象和可變對(duì)象【Python中的對(duì)象】
Python變量/名稱【Python中的變量】
【在Python中模擬實(shí)現(xiàn)指針】
如果你用C給Matlab寫過MEX程序,那么這個(gè)問題是很容易理解的(好像每次討論P(yáng)ython問題時(shí)我總是把Matlab搬了出來…… 《在Matlab中把struct當(dāng)成Python中的Dictionary使用》《Matlab和Python的幾種數(shù)據(jù)類型的比較》)。
既然提到了MEX,就簡(jiǎn)單說一下:
一個(gè)Matlab可能形如
function ret=add3(a,b,c)
如果在C的層面實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù),就會(huì)看到另一種景象:
void mexFunction(int nlhs,mxArray * plhs[],int nrhs,const mxArray * prhs[])
a,b,c三個(gè)參數(shù)的地址放在一個(gè)指針數(shù)組里,然后把這個(gè)指針數(shù)組的首地址作為參數(shù)prhs傳遞給函數(shù),這說明Matlab函數(shù)的參數(shù)是傳遞指針的,而不是值傳遞。
縱然是傳遞的指針,但是卻不能在函數(shù)里改變實(shí)參的值,因?yàn)闃?biāo)記為“const”了。
Python是開放源碼的,我沒有看。所以下面很多東西是猜的。
Python在函數(shù)的參數(shù)傳遞時(shí)用的什么手法?實(shí)驗(yàn)一下(使用ActivePython2.5):
首先介紹一個(gè)重要的函數(shù):
help(id)
Help on built-in function id in module __builtin__:
id(...)
id(object) - integer
Return the identity of an object. This is guaranteed to be unique among
simultaneously existing objects. (Hint: it's the object's memory address.)
看最后括號(hào)里那句:Hint:it's the object's address.(它是對(duì)象的地址)
有了這個(gè)函數(shù),下面的事情就方便多了。
a=0
id(a)
3630228
a=1
id(a)
3630216
可以看出,給a賦一次值,a的address就改變了。在C的層面看,(也許真實(shí)情況不是下面的樣子,但作為一個(gè)類比應(yīng)該還是可以的):
void * pa;
pa=malloc(sizeof(int));
*(int *)pa=0;
free(pa);
pa=malloc(sizeof(int));
*(int *)pa=1;
Python中每次賦值會(huì)改變變量的address,分配新的內(nèi)存空間,所以Python中對(duì)于類型不像C那樣嚴(yán)格要求。
下面看看Python函數(shù)參數(shù)傳遞時(shí)到底傳的什么:
有一個(gè)函數(shù):
def changeA(a):
... print id(a)
... a=100
... print id(a)
設(shè)定一個(gè)變量var1:
var1=10
id(var1)
3630108
changeA(var1)
3630108
3631012
var1
10
調(diào)用函數(shù)后,從兩次print的結(jié)果可以看出,傳遞確實(shí)是地址。但是即便如此,在函數(shù)內(nèi)對(duì)形參的修改不會(huì)對(duì)實(shí)參造成任何實(shí)質(zhì)的影響,因?yàn)閷?duì)形參的重新賦值,只是改變了形參所指向的內(nèi)存單元(changeA里兩次調(diào)用print id(a)得到不同的結(jié)果),卻沒有改變實(shí)參的指向。在C的層面看也許類似下面的情節(jié):
void changeA(void * pa)
{
pa=malloc(sizeof(int));
*(int *)pa=100;
free(pa);
}
精通C的你一眼就看出這個(gè)函數(shù)永遠(yuǎn)也改變不了它外面的世界。
也就是說雖然傳遞的是地址,但像changeA這樣的函數(shù)改變不了實(shí)參的值。
也許會(huì)感到困擾?不,我已經(jīng)在Matlab中習(xí)慣了。
一個(gè)最典型的例子就是Matlab中刪除結(jié)構(gòu)體成員的rmfield函數(shù)(參見《Matlab筆記三則》),
(Matlab版本7.0.1)
如果想刪除結(jié)構(gòu)體patient的name成員,用
rmfield(patient, 'name');
是永遠(yuǎn)達(dá)不到目的的(就像試圖用雙手抓住自己的領(lǐng)子,把自己提到空中);
迷途知返的做法是:
patient = rmfield(patient, 'name');
沒有。由于對(duì)象機(jī)制(對(duì)象三種屬性: 實(shí)體,類型和值)的引入,Python、JAVA、C#等動(dòng)態(tài)確定變量類型的面向?qū)ο笳Z言的使用可以非常靈活。比如我們可以用自省方法來查看內(nèi)存中以對(duì)象形式存在的其它模塊和函數(shù),獲取它們的信息,并對(duì)它們進(jìn)行 操作。用這種方法,你可以定義沒有名稱的函數(shù),不按函數(shù)聲明的參數(shù)順序調(diào)用函數(shù),甚至引用事先并不知道名稱的函數(shù)。也就是說除了C/C++,其他語言都不用指針,改為“引用”。
test.c(動(dòng)態(tài)庫(kù)源代碼)
[cpp] view plain copy
// 編譯生成動(dòng)態(tài)庫(kù): gcc -g -fPIC -shared -o libtest.so test.c
#include stdio.h
#include string.h
#include stdlib.h
typedef struct StructPointerTest
{
char name[20];
int age;
}StructPointerTest, *StructPointer;
StructPointer test() // 返回結(jié)構(gòu)體指針
{
StructPointer p = (StructPointer)malloc(sizeof(StructPointerTest));
strcpy(p-name, "Joe");
p-age = 20;
return p;
}
編譯:gcc -g -fPIC -shared -o libtest.so test.c
call.py(python調(diào)用C語言生成的動(dòng)態(tài)庫(kù)):
[python] view plain copy
#!/bin/env python
# coding=UTF-8
from ctypes import *
#python中結(jié)構(gòu)體定義
class StructPointer(Structure):
_fields_ = [("name", c_char * 20), ("age", c_int)]
if __name__ == "__main__":
lib = cdll.LoadLibrary("./libtest.so")
lib.test.restype = POINTER(StructPointer)
p = lib.test()
print "%s: %d" %(p.contents.name, p.contents.age)
最后運(yùn)行結(jié)果:
[plain] view plain copy
[zcm@c_py #112]$make clean
rm -f *.o libtest.so
[zcm@c_py #113]$make
gcc -g -fPIC -shared -o libtest.so test.c
[zcm@c_py #114]$./call.py
Joe: 20
[zcm@c_py #115]$
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int* GrabImage();
int GetPixel(int* image, int x, int y);
void SetPixel(int* image, int x, int y, int color);
新聞標(biāo)題:python指針函數(shù) Python中的指針
網(wǎng)頁網(wǎng)址:http://sd-ha.com/article8/hieeop.html
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