変数に変数を代入したら？

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1. 変数に変数を代入したら？
   〜仕組みを知ってハマらないようになろう〜
   2020-07-04
   Python Charity Talks in Japan
   @mizzsugar0425
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2. 前提
   ● この発表の対象者は初学者です。
   ● Pythonで変数に変数を代入した時の仕組みを知り、
   安全なプログラムを書けるようになることが目的です。
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3. お前、誰よ？
   ● みずきと申します。
   ● Twitter: @mizzsugar0425
   ● PythonでWebサービスの開発をしています。(Pyramid, Django, PostgreSQL,
   Nuxt.js, Angular …)
   ● コーヒーと自転車とPythonが好きです。
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4. クイズ① 〜枠の中に入るものは？〜
   >>> name_1 = 'aaa'
   >>> name_2 = name
   >>> name_1.replace('a', 'b')
   'bbb'
   >>> name_1
   'aaa'
   >>> name_2
   'aaa'
   4
   

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5. クイズ① の答え
   >>> name_1 = 'aaa'
   >>> name_2 = name
   >>> name_1.replace('a', 'b')
   'bbb'
   >>> name_1
   'aaa'
   >>> name_2
   'aaa'
   5
   

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6. クイズ② 〜枠の中に入るものは？〜
   >>> list_1 = [1, 2, 3]
   >>> list_2 = list_1
   >>> list_1.append(4)
   >>> list_1
   [1, 2, 3, 4]
   >>> list_2
   [1, 2, 3, 4]
   6
   

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7. クイズ② の答え
   >>> list_1 = [1, 2, 3]
   >>> list_2 = l
   >>> list_1.append(4)
   >>> list_1
   [1, 2, 3, 4]
   >>> list_2
   [1, 2, 3, 4]
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8. 何故List型の時は変わってしまったのでしょうか？
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9. 値が変わってしまった理由は
   オブジェクトの仕組みにあります。
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10. Pythonでは全てオブジェクト
    Pythonでは、int型 str型 List型 …
    全てをオブジェクトとして扱います。
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    https://docs.python.org/ja/3/reference/datamodel.html#objects-values-and-types
    

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11. number = 1 # int型のオブジェクト
    name = 'Taro' # str型のオブジェクト
    names = ['Taro', 'Jiro', 'Saburo'] # List型のオブジェクト
    class Person:
    def __init__(self, name: str, age: int) -> None:
    self.name = name
    self.age = age
    person = Person(name='Taro', age=10) # Person型のオブジェクト
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12. オブジェクトの識別値を返すid()
    ● 組み込み関数id()はオブジェクトの識別値(identify)を返します。
    ● id()の値が同じならば同じオブジェクトです。
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13. >>> num_1 = 143748927394325
    >>> id(num_1)
    139627296785840
    >>> num_2 = 143748927394325
    >>> id(num_2) # numと同じ値だけれども違うオブジェクト
    139627296786576
    >>> num_1 += 1 # 別のオブジェクトとして値が代入される
    >>> id(num_1)
    139627305196544
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    Pythonでは1や2などよく使われる数値は最適化のために同じ idになります。
    

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14. 副作用とは
    ● 副作用とは、オブジェクトの値を変更することです。
    ● 副作用を伴う操作を許容するオブジェクトを「ミュータブル」なオブジェクトといいま
    す。
    ● 「イミュータブル」なオブジェクトは副作用を許容しません。
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    例：
    >>> list_1 = [1, 2]
    >>> list_1.append(3)
    >>> list_1
    [1, 2, 3]
    

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15. ミュータブル・イミュータブルなオブジェクト
    ● ミュータブルなオブジェクトの例
    List型、Dict型、Set型… のオブジェクト
    ● イミュータブルなオブジェクトの例
    int型、str型、Tuple型… のオブジェクト
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16. 副作用を伴わない操作の場合①
    >>> name_1 = 'aaa' # str型のイミュータブルなオブジェクト
    >>> id(name_1)
    139720897350384
    >>> name_1.replace('a', 'b') # nameとは別オブジェクトを生成する、副作用
    のない操作
    'bbb'
    >>> name_1 # 上記のreplaceでname値は変更されていないのでidはそのまま
    'aaa'
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17. 副作用を伴わない操作の場合②
    >>> name_1 = 'aaa' # str型のイミュータブルなオブジェクト
    >>> name_2 = name_1
    >>> name_1 = 'bbb' # nameは1行目とは別のオブジェクトになります。
    >>> name_2 # str型はイミュータブルなのでname_2には影響はありません。
    'aaa'
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18. 18
    name
    name_2
    オブジェク
    ト①
    name
    name_2
    オブジェク
    ト①
    オブジェク
    ト②
    name = 'bbb'
    

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19. 副作用を伴わない操作の場合③
    >>> list_1 = [1, 2, 3] # List型のミュータブルなオブジェクト
    >>> list_2 = list_1 + [4] # list_1の値が変わらないイミュータブルな操作
    >>> list_2
    [1, 2, 3, 4]
    >>> list_1
    [1, 2, 3]
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20. 副作用を伴わない操作の場合④
    >>> id(list_1)
    140410856800704
    >>> id(list_2)
    140410884215232
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21. 副作用を伴う操作の場合①
    >>> list_1 = [1, 2, 3] # List型のミュータブルなオブジェクト
    >>> id(list_1)
    139720897421120
    >>> list_1.append(4) # list_1の値を変更する副作用を伴う処理
    >>> list_1
    [1, 2, 3, 4]
    >>> id(list_1) # ミュータブルなので値が変わりオブジェクトは同じまま
    139720897421120
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22. 副作用を伴う操作の場合②
    >>> list_2 = list_1
    >>> list_1.append(5)
    >>> list_1
    [1, 2, 3, 4, 5]
    >>> list_2 # list_1とlist_2は同じオブジェクトを指したままなのでlist_2も
    変更
    [1, 2, 3, 4, 5]
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23. list_2の値が変わらないようにするには
    copy.copyを使いましょう。
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    >>> list_1 = [1, 2, 3]
    >>> list_2 = copy.copy(list_1)
    >>> list_1.append(4)
    >>> list_1
    [1, 2, 3, 4]
    >>> list_2
    [1, 2, 3]
    

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24. copy.copyを使うと何が起こるか
    代入元の変数の値がコピーされたオブジェクトが渡されて
    別のオブジェクトとなります。
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    >>> list_1 = [1, 2, 3]
    >>> list_2 = copy.copy(list_1)
    >>> id(list_1)
    140594427010048
    >>> id(list_2)
    140594427023056
    

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25. まとめ
    ● 副作用とは、オブジェクトの値を変更することです。
    ● 副作用を伴う操作を許容しないのがイミュータブルなオブジェクト。
    ● 副作用を伴う操作を許容するのがミュータブルなオブジェクト。
    ● ミュータブルな型の変数を別の変数に代入したら
    変数の変更が別の変数にも反映されます。
    ● ミュータブルな変数を別の変数に代入したいならcopy.copyを使いましょう。
    ご清聴ありがとうございました。
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26. [おまけ] list_1とlist_2の値は何になるでしょうか？
    >>> def add_number(numbers_list: List[int], number: int) -> List[int]:
    ... numbers_list.append(number)
    ... return numbers_list
    >>>
    >>> list_1 = [1, 2, 3]
    >>> list_2 = add_number(l, 4)
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27. list_2には値が変わってほしくなかったのに…
    >> # 正解は…
    >>> list_1
    [1, 2, 3, 4]
    >>> list_2
    [1, 2, 3, 4]
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28. copy.copyで意図しない値の変化を防ぎましょう
    >>> def add_number(numbers_list: List[int], number: int) -> List[int]:
    ... added_list = copy.copy(numbers_list)
    ... added_list.append(number)
    ... return added_list
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