Références, aliasing et mutabilité

Pourquoi ce code produit-il un résultat surprenant ?

a = [1, 2, 3]
b = a
b.append(4)
print(a)

La liste a contient maintenant 4 alors qu'on n'a modifié que b. Ce chapitre explique pourquoi, et comment éviter ce piège.

Variables et objets : le modèle Python

En Python, une variable n'est pas une case mémoire qui contient une valeur. C'est une étiquette qui pointe vers un objet en mémoire.

x = 42

Ce qui se passe :

1. Python crée un objet entier 42 en mémoire.
2. L'étiquette x est attachée à cet objet.

x ────► [ 42 ]

On peut visualiser cette référence avec la fonction id() qui renvoie l'identifiant unique d'un objet en mémoire :

x = 42
print(f"x pointe vers l'objet {id(x)}")

L'alias : deux étiquettes, un seul objet

Quand on écrit b = a, on ne copie pas les données. On crée une nouvelle étiquette qui pointe vers le même objet.

a = [1, 2, 3]
b = a

print(f"id(a) = {id(a)}")
print(f"id(b) = {id(b)}")
print(f"a et b pointent vers le même objet : {a is b}")

a ────┐
      ├───► [ 1, 2, 3 ]
b ────┘

On dit que a et b sont des alias — deux noms pour le même objet. Toute modification via b est aussi visible par a :

a = [1, 2, 3]
b = a

b.append(4)         # on modifie L'OBJET via b
print("a :", a)     # a voit la modification : même objet !
print("b :", b)

L'opérateur is — identité d'objet

L'opérateur is teste si deux variables pointent vers le même objet (identité), alors que == teste si leurs valeurs sont égales (égalité).

a = [1, 2, 3]
b = a              # alias
c = [1, 2, 3]      # nouvel objet, même contenu

print("a == b :", a == b)   # True : même contenu
print("a is b :", a is b)   # True : même objet

print("a == c :", a == c)   # True : même contenu
print("a is c :", a is c)   # False : objets différents !

a ────┐
      ├───► [ 1, 2, 3 ]    ← même objet
b ────┘

c ────────► [ 1, 2, 3 ]    ← autre objet, même contenu

Créer une vraie copie

Pour obtenir une copie indépendante d'une liste, on a plusieurs options :

Méthode 1 : slicing [:]

a = [1, 2, 3]
b = a[:]           # copie par slicing

b.append(4)
print("a :", a)    # inchangé
print("b :", b)
print(a is b)      # False : objets différents

Méthode 2 : constructeur list()

a = [1, 2, 3]
b = list(a)        # même effet

b.append(4)
print("a :", a)
print("b :", b)

Méthode 3 : méthode .copy()

a = [1, 2, 3]
b = a.copy()

b.append(4)
print("a :", a)
print("b :", b)

Tableau des techniques de copie