Python 객체·자료형과 복사

01이름의 대입과 객체의 변경을 분리해서 읽기

• list·객체Python에서 a = [1, 2]는 list 객체에 a라는 이름을 연결한다.
• 대입과 공유 참조b = a는 그 객체를 복제하는 작업이 아니라 같은 객체에 다른 이름을 연결한다.
• append·이름b.append(3)은 두 이름이 함께 참조하는 list 내부를 바꾸지만 b = [9]는 b가 다른 객체를 가리키게 할 뿐 a의 연결을 바꾸지 않는다.

  • 이 차이가 함수 인자와 클래스 속성에서도 반복된다.
• ==·동등성==는 값의 동등성을, is는 동일 객체인지를 비교한다.
• is작은 정수나 문자열의 구현상 재사용 때문에 is가 우연히 참이 되는 결과에 의존하면 안 된다.
• is None 비교None 같은 단일값과의 비교에는 is None을 사용한다.
• id의 의미와 한계id는 객체 생존 중의 식별값을 제공하지만 모든 Python 구현에서 그 숫자를 사용자가 역참조할 메모리 주소로 다뤄서는 안 된다.

a = [1, 2]
b = a
b.append(3)
print(a, a is b)      # [1, 2, 3] True
b = [9]
print(a, b)          # [1, 2, 3] [9]

코드 동작을 설명하는 교육 예시. 주석의 결과는 언어 규칙으로 설명한 예상값이며 이 페이지 작성 중 실행하지 않았다.

02수·문자열·None·bool의 의미와 변환

• intPython int는 C의 short/int/long처럼 사용자가 고정 바이트 수를 선택하는 기본 정수형이 아니다.
• bool·int사용 가능한 메모리 범위에서 큰 정수를 표현하며 bool은 int의 하위형이라 True가 산술에서 1처럼 쓰일 수 있다.

  • 그러나 논리값을 메모리 1바이트 상수로 고정해 설명하는 것은 Python 객체 모델과 맞지 않는다.
• float·CPythonfloat는 일반적인 CPython 환경에서 이진 부동소수점으로 표현되어 0.1 같은 십진수를 정확히 담지 못할 수 있다.
• str·bytesstr은 유니코드 텍스트, bytes는 바이트열이고 서로 다른 자료형이다.
• strPython에 별도 char 기본형은 없으며 문자열의 한 요소도 길이 1인 str이다.
• None과 미정의 이름None은 값이 없음이라는 상태를 표현하는 객체이며 이름을 아예 정의하지 않은 NameError와 다르다.
• 참·거짓 평가빈 문자열·빈 컨테이너·수 0·None은 거짓으로 평가되지만 문자열 "0"은 비어 있지 않아 참이다.

  • bool 변환을 입력 문자열의 의미 검증으로 대신하지 않는다.

print(type(True).__name__, int(True))  # bool 1
print(bool("0"), bool(""))              # True False
print(type(bin(10)).__name__, bin(10))  # str 0b1010
print(int("1010", 2))                   # 10

코드 동작을 설명하는 교육 예시. 주석의 결과는 언어 규칙으로 설명한 예상값이며 이 페이지 작성 중 실행하지 않았다.

수업 원본 자료

True의 값·자료형·정수 표현

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이 자료에서 읽어낼 것

1. type(a)는 bool이다. 화면에 0b1이 나온다고 해서 변수의 자료형이 int로 바뀐 것은 아니다.
2. bin은 정수로 해석할 수 있는 값을 2진수 문자열로 표현한다. bool이 int의 하위 형식이므로 True에는 정수 1에 해당하는 표현이 나온다.
3. 이 출력은 객체가 차지하는 메모리 크기를 뜻하지 않는다.

03list·tuple·dict·set의 연산과 선택

• list·가변list는 순서가 있는 가변 시퀀스로 서로 다른 타입의 객체를 참조할 수 있다.
• tuple·참조tuple은 요소 참조의 배열을 바꾸지 못하는 시퀀스지만 그 안이 list이면 내부 list는 변할 수 있다.
• dictdict는 키와 값을 연결하고 키는 hash 가능한 객체여야 한다.
• setset은 중복 없는 원소 집합이며 인덱스로 순서 접근하는 자료형이 아니다.

  • {}는 빈 dict이고 빈 set은 set()으로 만든다.
• append·객체append는 객체 하나를 끝에 붙이고 extend는 iterable의 요소를 하나씩 이어 붙인다.
• sort·listsort는 원본 list를 제자리에서 정렬하고 None을 반환하며 sorted는 새 list를 만든다.
• remove·popremove는 값 기준, pop은 위치 기준으로 제거하고 pop은 제거한 요소를 반환한다.
• CPython·listCPython list는 객체 참조의 동적 배열로 구현되며 일반적인 연결 리스트와 구조가 다르다.

a = [1]
a.append([2, 3])
print(a)             # [1, [2, 3]]
b = [1]
b.extend([2, 3])
print(b)             # [1, 2, 3]
print(b.sort())      # None

코드 동작을 설명하는 교육 예시. 주석의 결과는 언어 규칙으로 설명한 예상값이며 이 페이지 작성 중 실행하지 않았다.

04index·slice·반복 가능성과 iterator

• 인덱스의 기준0부터 시작하는 인덱스는 특정 요소 하나를 고른다.

  • 음수 인덱스 -1은 마지막 요소를 뜻한다.
• sliceslice의 start:stop:step은 stop을 제외한 범위이고 생략값은 방향과 시퀀스 길이에 따라 정해진다.
• listlist의 슬라이스는 새 바깥 list를 만들지만 안의 요소 객체를 깊게 복제하지 않는다.

  • 범위를 벗어난 단일 인덱스와 슬라이스의 처리도 다르다.
• iteriterable은 iter()로 iterator를 얻을 수 있는 객체이고 iterator는 next()로 값을 하나씩 내다가 끝에서 StopIteration을 알린다.
• iterable과 저장 방식여러 요소를 현재 메모리에 저장해야만 iterable인 것은 아니다.
• 지연 계산과 실체화range나 generator처럼 값을 필요할 때 생산할 수 있다.
• 소진된 Iteratoriterator를 한 번 소진하면 같은 객체에서 다시 처음부터 반복되지 않을 수 있으므로 파일 스트림과 generator를 list처럼 재사용한다고 가정하지 않는다.

a = [10, 20, 30, 40]
print(a[-1], a[1:3])  # 40 [20, 30]
it = iter(a)
print(next(it), next(it))  # 10 20
print(list(it))            # [30, 40]
print(list(it))            # []

코드 동작을 설명하는 교육 예시. 주석의 결과는 언어 규칙으로 설명한 예상값이며 이 페이지 작성 중 실행하지 않았다.

05얕은 복사와 깊은 복사를 중첩 list로 추적하기

• 참조·얕은 복사copy()나 [:]는 새 바깥 컨테이너를 만들고 기존 요소에 대한 참조를 넣는 얕은 복사다.

  • 따라서 바깥 list의 append는 분리되지만 안쪽 list를 수정하면 두 바깥 list에서 같은 변경이 보일 수 있다.
• 얕은 복사와 COW 차이수정하기 전에는 바깥 객체도 같은 주소였다가 수정 때 자동으로 분리된다는 copy-on-write 설명은 list.copy의 동작이 아니다.

  • 복사 시점부터 바깥 객체는 이미 별개다.
• Deepcopy·Memodeepcopy는 내부 객체 그래프까지 재귀 복사를 시도하고 memo를 사용하여 반복 참조와 순환을 처리한다. 모든 외부 자원·파일·소켓까지 의미 있게 복제해 주는 만능 함수는 아니므로 공유해야 할 객체의 정책을 고려한다.
• 불변·tuple불변 tuple 안에 가변 list가 들어가는 예는 컨테이너 자체의 불변성과 전체 객체 그래프의 불변성이 다르다는 점을 보여 준다.

from copy import deepcopy
a = [[1, 2], 3]
b = a.copy()
c = deepcopy(a)
a[0].append(9)
print(a is b, a[0] is b[0])  # False True
print(b)                    # [[1, 2, 9], 3]
print(c)                    # [[1, 2], 3]

코드 동작을 설명하는 교육 예시. 주석의 결과는 언어 규칙으로 설명한 예상값이며 이 페이지 작성 중 실행하지 않았다.

09반복과 변환

• 인덱스와 슬라이스인덱스와 슬라이스는 시퀀스에서 범위를 선택하고, 반복문은 원소를 순서대로 처리한다.
• 컴프리헨션컴프리헨션은 변환과 조건을 간결하게 표현하지만 복잡한 부작용을 숨기는 용도로 사용하지 않는다.

  • 문자열 숫자와 실제 숫자도 구분하고 변환 실패를 고려한다.

original = [["alpha"]]
shallow = original.copy()
print(original is shallow)
print(original[0] is shallow[0])

바깥 리스트는 다르지만 내부 리스트를 공유하는 얕은 복사를 조회한다.

10두 이름과 얕은 복사를 그림으로 추적하기

• a = [["x"]]a = [["x"]]는 바깥 리스트와 그 안의 리스트를 만든다.
• 두 이름의 같은 참조b = a는 새 리스트를 복제하지 않고 b가 a와 같은 바깥 객체를 가리키게 한다.
• c = a.copy()c = a.copy()는 바깥 리스트만 새로 만들고 원소가 가리키는 내부 리스트는 공유한다.

  • 따라서 a is b는 참이고 a is c는 거짓이지만 a[0] is c[0]은 참이다.
• 값과 객체 동일성눈에 보이는 문자열 값이 같다는 사실과 객체가 하나인지 둘인지라는 사실을 구분해야 변경의 전파를 설명할 수 있다.
• append이 상태에서 a[0].append("y")를 하면 내부 리스트 하나가 바뀌므로 a·b·c에서 모두 [["x", "y"]]가 보인다.
• 바깥 리스트만 변경반면 c의 바깥 리스트에 새 원소를 추가하는 동작은 c의 바깥 객체만 바꾸므로 a의 길이를 늘리지 않는다.
• 이름b = []처럼 이름을 다른 리스트에 재대입하는 것도 기존 객체의 내용을 지우는 동작과 다르다.
• 깊은 복사깊은 복사가 필요한지 판단하기 전에 어떤 층의 객체를 변경하는지, 그 객체를 누가 공유하는지부터 그려 본다.

1. 중첩 리스트 생성a = [["x"]]를 실행하면 바깥 리스트 L1과 내부 리스트 I가 만들어진다. a는 L1을, L1의 첫 요소는 I를 참조한다.
2. 이름만 추가b = a는 리스트를 복사하지 않는다. a와 b가 같은 바깥 리스트 L1을 참조한다.
3. 얕은 복사c = a.copy()는 새 바깥 리스트 L2를 만들지만 그 첫 요소는 여전히 I를 참조한다. L1과 L2는 다른 객체다.
4. 공유된 내부 객체 변경a[0].append("y")는 I를 변경한다. a·b·c에서 내부 목록을 보면 모두 ["x", "y"]이며, 이것이 바깥 리스트까지 같은 객체가 됐다는 뜻은 아니다.

11값은 같은데 동작이 다른 상황 조사하기

• 값·자료형·동일성출력된 내용이 같아도 type과 is 결과는 다를 수 있다.
• ==·객체==는 객체가 정의한 동등성 비교이므로 같은 숫자 모양이나 컬렉션 내용이 보인다는 사실만으로 동일 객체를 뜻하지 않는다.
• None의 확인None은 값이 없음을 나타내는 특별한 객체로 is None 형태로 확인한다.
• 내부 재사용과 is작은 정수나 문자열의 내부 재사용 때문에 우연히 is가 참인 사례를 값 비교 규칙으로 일반화하지 않는다.
• 자료형자료형을 확인하면 문자열 "3"과 정수 3의 다른 연산 결과도 설명할 수 있다.
• list·appendlist.append의 반환값과 변경된 리스트를 각각 관찰하면 제자리 연산의 계약을 확인할 수 있다.
• 제자리 변경의 반환값반환값이 None이라고 작업이 실패한 것은 아니며 결과를 다시 이름에 대입하면 원래 리스트를 놓칠 수 있다.
• dict·setdict·set에는 해시 가능한 키·원소가 필요하고 tuple 안에 리스트가 있으면 tuple이라고 항상 해시 가능한 것도 아니다.
• str·bytesstr에서 bytes로 바뀌는 지점은 인코딩을 명시한다.
• 가변자동화 입력을 처리할 때는 자료형·가변성·공유 범위를 함께 확인해야 호출 사이의 예상치 못한 변경을 찾을 수 있다.