Als je een variabele die een list omvat toekent aan een andere variabele middels de assignment operator (=), denk je misschien dat je een kopie hebt gemaakt van de list. Maar dat is niet wat er gebeurt. Je maakt op deze manier een alias voor de list, dat wil zeggen, een nieuwe variabele die refereert aan precies dezelfde list. Je kunt de nieuwe variabele gebruiken als een list, maar iedere wijziging die je maakt in de list waaraan de variabele refereert, is ook te zien is in de list waaraan de originele variabele refereert, en vice versa. Het zijn niet twee verschillende lists.

fruitlist = ["appel", "banaan", "kers", "doerian"]
fruitlist2 = fruitlist
print( fruitlist )
print( fruitlist2 )
fruitlist2[2] = "mango"
print( fruitlist )
print( fruitlist2 )

Iedere variabele in Python heeft een identificatie nummer. Dat nummer kun je zien met de id() functie. Het ID nummer geeft aan welke geheugenadres door de variabele gebruikt wordt. Voor een alias van een list is de ID (logischerwijs) hetzelfde als voor de originele list.

fruitlist = ["appel", "banaan", "kers", "doerian"]
fruitlist2 = fruitlist
print( id( fruitlist ) )
print( id( fruitlist2 ) )

Als je een kopie van een list wilt creëren, kun je dat doen met een klein truukje. In plaats van <nieuwlist> = <oudlist> te gebruiken, gebruik je <nieuwlist> = <oudlist>[:].

fruitlist = ["appel", "banaan", "kers", "doerian"]
fruitlist2 = fruitlist
fruitlist3 = fruitlist[:]

print( id( fruitlist ) )
print( id( fruitlist2 ) )
print( id( fruitlist3 ) )

fruitlist[2] = "mango"
print( fruitlist )
print( fruitlist2 )
print( fruitlist3 )

is

Het gereserveerde woord is is geïntroduceerd om de identiteiten van twee variabelen met elkaar te vergelijken.

fruitlist = ["appel", "banaan", "kers", "doerian"]
fruitlist2 = fruitlist
fruitlist3 = fruitlist[:]

print( fruitlist is fruitlist2 )
print( fruitlist is fruitlist3 )
print( fruitlist2 is fruitlist3 )

Zoals je kunt zien, weet is te bepalen dat fruitlist en fruitlist2 een alias van elkaar zijn, maar dat fruitlist3 niet dezelfde list is. Als je ze echter vergelijkt met de \(==\) operator, zijn de resultaten anders dan als je ze vergelijkt met is:

fruitlist = ["appel", "banaan", "kers", "doerian"]
fruitlist2 = fruitlist
fruitlist3 = fruitlist[:]

print( fruitlist == fruitlist2 )
print( fruitlist == fruitlist3 )
print( fruitlist2 == fruitlist3 )

De \(==\) operator vergelijkt de inhoud van de lists, dus er wordt True geretourneerd voor alle vergelijkingen. Voor data types waarvoor de \(==\) niet speciaal gedefinieerd is, wordt een identiteitsvergelijking uitgevoerd. Maar voor lists is de \(==\) operator gedefinieerd als een vergelijking van list inhoud. Ik ga dieper op dit onderwerp in als ik het ga hebben over “operator overloading” in hoofdstuk 22¹.

Ondiepe versus diepe kopieën

Als er items op een list voorkomen die zelf lists zijn (of andere veranderbare data structuren, die in de komende hoofdstukken aan bod komen), kan het kopiëren van een list middels <nieuwlist> = <oudlist>[:] problemen geven. De reden is dat een dergelijke kopie een “ondiepe kopie” is. Dat betekent dat de kopie-operatie ieder element van de list via een reguliere assignment operator kopieert, wat betekent dat items in de nieuwe list die zelf een list zijn een alias worden van van de items in de originele list.

numlist = [ 1, 2, [3, 4] ]
copylist = numlist[:]

numlist[0] = 5
numlist[2][0] = 6
print( numlist )
print( copylist )

In de code hierboven zie je dat de assignment numlist[0] = 5 alleen een wijziging maakt in numlist, aangezien copylist een (ondiepe) kopie is van numlist. Maar de assignment numlist[2][0] = 6 maakt een wijziging in beide lists, omdat de sub-list [3, 4] in copylist opgeslagen is als een alias.

Om een “diepe kopie” van een list te maken (dat wil zeggen, een kopie die ook echte kopieën bevat van alle veranderbare substructuren in de list, en ook echte kopieën van alle veranderbare substructuren in veranderbare substructuren in de list, etcetera), kun je de module copy gebruiken. De deepcopy() functie van de copy module maakt diepe kopieën van iedere willekeurige veranderbare data structuur. Je geeft aan de deepcopy() functie de te kopiëren data structuur als argument mee, en je krijgt als retourwaarde een diepe kopie van deze data structuur.

from copy import deepcopy

numlist = [ 1, 2, [3, 4] ]
copylist = deepcopy( numlist )

numlist[0] = 5
numlist[2][0] = 6
print( numlist )
print( copylist )

De copy module bevat ook een functie copy() die ondiepe kopieën maakt. Je vraagt je misschien af waarom die functie bestaat; je kunt immers ook ondiepe kopieën maken met <nieuwlist> = <oudlist>[:]. Het antwoord is dat de copy module niet alleen werkt voor lists, maar voor alle veranderbare data structuren, en voor niet iedere data structuur is er een truukje als dat voor lists beschikbaar.

Lists als argumenten

Als je een list aan een functie meegeeft als argument, dan is dit een zogeheten “pass by reference” (“doorgifte via een referentie” – waarbij je een referentie kunt beschouwen als een alias). De parameter die de list bevat, en die een locale variabele voor de functie is, bevat een alias voor de list die je hebt meegegeven. Dat betekent dat de functie de inhoud van de list kan wijzigen.

Dit is een belangrijk punt, dus ik herhaal het: als je een veranderbare data structuur meegeeft als argument aan een functie, dan krijgt de functie een alias voor de data structuur, en dus kan de inhoud van de data structuur gewijzigd worden door de functie.

Je moet dus weten of een functie waaraan je een list meegeeft de list wel of niet zal wijzigen. Als je niet wilt dat de functie de originele list wijzigt, en je weet niet of de functie dat zal doen, dan moet je een diepe kopie van de list meegeven aan de functie.

def wijziglist( x ):
    if len( x ) > 0:
        x[0] = "FRUIT!"

fruitlist = ["appel", "banaan", "kers", "doerian"]
wijziglist( fruitlist )
print( fruitlist )

De reden dat een list als alias wordt meegegeven, en niet als een diepe kopie, is dat technisch gezien ieder argument dat een functie meekrijgt in de computer moet worden opgeslagen in een specifiek stuk geheugen dat een deel is van de processor. Dit is de “stack,” en dit stack geheugen is niet erg omvangrijk. Omdat lists enorm groot kunnen zijn, zou een programma dat lists op de stack zet allerlei runtime errors kunnen veroorzaken. In Python, net als in de meeste andere programmeertalen, worden alleen de basis data types (zoals integers, floats, en strings) als waarde aan een functie meegegeven, en alle andere data structuren als alias.