可变类型和不可变类型背后的理论是什么？

Question

我欣赏 Python 的原因之一是它对可变类型和不可变类型的区分。在使用 Python 之前，我已经用 C 语言编程了一段时间，我惊讶地发现 Python 如此轻松地消除了指针取消引用的所有复杂性，而这些复杂性让我在 C 语言中感到疯狂。在 Python 中，一切都按照我期望的方式工作，我很快意识到可变/不可变的区别在其中发挥着重要作用。

当然，仍然存在一些问题（可变函数参数默认值是一个值得注意的例子），但总的来说，我认为可变/不可变的区别极大地澄清了变量及其值是什么以及如何定义的问题。他们应该表现得好。

但它从哪里来呢？我必须假设 GvR 不是第一个想到这种区别的人，Python 也不是第一个使用它的语言。我有兴趣了解使用这个概念的早期语言，以及任何早期的理论讨论。

Answer 1

如果您喜欢不变性的想法，您应该查看纯函数式语言。在 Haskell 中，所有（纯）变量都是不可变的（但仍称为“变量”，但就是这样）。这是一个好主意 - 您和编译器都知道将某些内容传递给函数不能以任何方式更改它。

Answer 2

在 C 中，没有明确的不可变概念，因为该语言基于复制语义。相反，在 Python 中，值总是通过引用传递，并且不变性在保持语言的可管理性方面发挥着重要作用。

在Python中你没有指针，因为一切确实都是指针！想象一下，对于一个 Python 程序来说，即使是数字对象也可能随着时间的推移而改变值，这意味着什么……你将被迫玩弄一些技巧，

class Shape:
    def __init__(self, points):
        self.points = points[:] # make a copy of the list

不仅对列表和字典，而且对数值和字符串也如此。

所以基本上在 Python 中，某些类型具有不可变的实例，因为它们通常用作“值”，并且您不关心身份。在极少数情况下，例如您需要一个带有数值的可变对象，您需要将其显式包装在一个类实例中。

在其他基本上基于参考语义的语言中，如 LISP 不变性是留给程序员的选择，而不是一种约束，即使许多函数和惯用语都支持它（很大一部分 LISP 标准库函数是非破坏性的，它确实是一种遗憾的是，破坏性的东西并不总是能通过名称清楚地区分）。

例如，字符串是可变的 LISP，但可能没有多少 LISP 程序真正就地修改字符串，因为这意味着放弃共享的良好可能性，并且需要在许多地方显式复制字符串（在大多数情况下，字符串只是值，而不是对象）您关心身份）。 LISP 中的字符串是不可变的吗？不。程序会改变它们吗？几乎从来没有。

不给程序员留下选择权是 Python 语言的精神。当你被迫做出的选择符合你的想法时，感觉很棒……更少的决定，事情就像你想要的那样。

然而，在我看来，这种方法存在两种不同的危险：

1. 当这些预先做出的选择与您想要或需要做的事情不一致时，就会出现问题。 Python 是一种很棒的语言，但如果换了一个独裁者，情况可能会变得纯粹地狱。

2. 理解和做出选择会迫使你思考并拓展你的思维。不做选择只会给你的思想带来一个牢笼，过了一段时间你甚至可能没有意识到你所使用的只是一种可能性，而不是唯一的可能性。一段时间后，你可能开始只是认为“事情必须这样做”：你甚至不觉得自己是被迫的，因为你的思想已经被“残害”。

Answer 3

Objective C 具有可变/不可变的区别（例如，同时存在 NSString 和 NSMutableString）；它比 Python 早大约 8 年。 Objective C 继承了 Smalltalk 的大部分 OO 设计，但在较小程度上使用了这个概念（值得注意的是，字符串不是不可变的；当今的趋势是使用不可变字符串，如 Python、Ruby 等）。

Answer 4

我建议阅读维基百科中的以下条目：

• 不可变对象
• 函数式编程