흔히 파이썬에서 “
tuple은 불변이다” 라고 알려져 있다. 그런데, 과연 파이썬의tuple은 어떠한 상황에서든 불변일까? 그리고tuple내에 변경 가능하다고 알려진list가 들어있다면, 그list는 변경 불가능할까?
TL;DR 📌
- 변경이 불가(immutable)하다고 알려진
tuple의 불변성은 가지고 있는 “참조” 자체에 대한 것이며, “참조된 객체”에까지 확장되지 않는다. - 파이썬에서 함수의 parameter를 전달하는 매커니즘은 call by sharing이기 때문에 mutable types를 optional parameter의 default value로 사용하지 말아야 하며, 대신
None을 사용해야 한다.
tuple의 상대적 불변성(Immutability)
파이썬의 컨테이너(ex. list, dict, set, tuple 등)는 객체들에 대한 참조를 담으며, 이 중에서 tuple은 변경이 불가하다고(immutable) 알려져 있다.
하지만 tuple이 참조하고 있는 객체가 변경 가능(mutable)하다면, 해당 객체는 변경될 수 있다.
즉, tuple의 불변성은 가지고 있는 “참조” 자체에 대한 것이며, “참조된 객체”에까지 확장되지 않는다.
immutable collection에서 변하지 않는 것(= immutable)은 그 안에 담긴 객체들의 identity이다.
그 안에 담긴 객체들이 mutable 하다면, 그 객체의 값은 바뀔 수 있다.
“Call by Sharing”: 파이썬의 Parameter Passing 매커니즘
Call by Sharing
파이썬에서 함수의 parameter를 전달하는 매커니즘은 call by sharing이다. 이를 정리하면 다음과 같다.
- 함수의 각 parameter는 argument에 들어있는 각 “참조의 copy”를 받는다.
- 함수 내 parameter는 실제 argument의 alias가 된다.
parameter와 argument는 다음과 같은 차이점이 있다.
용어 번역 의미 parameter 매개변수 함수 및 메서드의 입력 변수(variable) 이름 argument 인자 함수 및 메서드의 입력 값(value)
따라서 mutable object가 parameter로 들어오게 되면, (1) 함수 내에서 그 object 자체를 바꿀 수는 있으나 (2) object의 identity를 바꾸지는 못한다.
| Type | Value of argument variable |
|---|---|
| number, tuple | unchanged (immutable) |
| list | changed (mutable) |
[권장 사항] Mutable Type을 Parameter의 Default Value로 사용하지 말 것!
위와 같은 이유로 mutable types를 optional parameter의 default value로 사용하지 말아야 하며, 대신 None을 사용해야 한다.
- default value는 function이 정의된 시점(= module이 로드된 시점)에 evaluated 되고, 이 default value가 function object의 attribute가 된다.
- (1) default value가 mutable object이고 (2) 그것을 function 내부에서 바꾼다면, 그 change는 해당 function의 모든 future call에 영향을 미칠 것이다.
mutable value를 받을 수 있는 parameter의 default value를 설정할 때는 주로
None을 사용하여 다음과 같이 처리한다.1 2 3 4 5
def __init__(self, passengers=None): if passengers is None: self.passengers = [] # -- new empty list else: self.passengers = list(passengers) # -- copy!
else문 내부의 assignment에서,passengers로 aliasing 대신list(passengers)로 copy 하는 이유internal handling이 original argument에 영향을 미치지 못한다.
principle of least astonishment - aliasing을 하게 되면
.remove()나.append()등으로 조작했을 때 actual argument의 original list가 변하게 된다.passengersparameter가list가 아닌tuple,set등의 다른 iterable로 들어와도 된다.listconstructor는 아무 iterable이나 받을 수 있으므로,.remove(),.append()등의 필요한 연산을 지원한다는 것을 보장할 수 있다.
복합 할당 연산자(Augmented Assignment)
일반적인 단일 할당 연산자는 복사(copy)를 만들지 않지만, 복합 할당 연산자(ex. +=, *=)는 좌변의 변수의 종류에 따라 다르게 동작한다.
| Lefthand Variable | Behavior |
|---|---|
| immutable object | create new object |
| mutable object | modify the object in place |
이때, 좌변에 위치한 immutable object를 가리키는 변수에 새로운 값을 할당하는 것은 다른 object로 새롭게 binding 하는 것이라 할 수 있다. 이를 rebinding이라 한다.
(CPython) Immutables 관련 트릭들
immutable type인
tuple,str,bytes,frozenset에 shallow copy를 만드는 방법(ex.[:],.copy(), constructor를 사용(ex.tuple(t)))을 적용하는 경우, copy를 만드는 것이 아니라 same object에 대한 reference를 return 한다.frozenset- mutable 한 set와 다르게 immutable 한 객체이다.
- hashable elements만 담을 수 있다. (value of hashable object는 변할 수 없기 때문)
string literal이나 자주 이용되는 small integers(ex.
0,1,-1)의 경우, interning이라는 optimization technique을 통해 관리한다.하지만 그 기준이나 구현 방법이 알려져 있지 않기 때문에 interning에 의존해서는 안되며, equality를 비교할 때는 항상
==을 이용해야 한다.![]()
정리
- 파이썬에서 함수는 arguments의 copy를 받고, arguments는 항상 references이다.
- referenced objects가 mutable 하다면 value는 변경될 수 있으나, identity는 변경될 수 없다.
- 함수 내에서 rebinding을 수행하는 것은 함수 외부에 아무 영향을 미치지 못한다.
object identity는 objects가 mutable 할 때만 중요하다.
mutable objects는 thread를 이용한 프로그래밍이 어려운 주요 이유 중 하나이다. 적절한 synchronization 없이 threads가 object를 변경하면 corrupted data가 발생할 수 있다.
References
- “Fluent Python (2nd Edition)”, Ch06. Object References, Mutability, and Recycling