Копирование: ссылка, shallow copy и deep copy

Классический вопрос: чем отличаются присваивание, поверхностная и глубокая копия и когда вложенные данные «протекают».

Shallow copy копирует только верхний уровень контейнера, а вложенные объекты остаются общими. Deep copy рекурсивно копирует всё дерево объектов.

Три уровня «копирования»

Чёткий ответ. b = a — это не копия, а второе имя того же объекта. copy.copy(a) делает новый внешний контейнер, но вложенные объекты те же. copy.deepcopy(a) делает полностью независимую копию.

import copy

orig = [[1, 2], [3, 4]]
shallow = copy.copy(orig)        # копия верхнего уровня
deep = copy.deepcopy(orig)       # полностью независимая копия

orig[0].append(99)               # меняем вложенный список

print("orig:   ", orig)
print("shallow:", shallow)       # увидел изменение — вложенный список общий
print("deep:   ", deep)          # независим

Вывод:

orig:    [[1, 2, 99], [3, 4]]
shallow: [[1, 2, 99], [3, 4]]
deep:    [[1, 2], [3, 4]]

Поверхностная копия «увидела» добавление 99, потому что внутренний список [1, 2] у orig и shallow — один и тот же объект. Глубокая копия скопировала и его, поэтому осталась нетронутой.

Способы сделать поверхностную копию

Для списка их несколько, и все эквивалентны copy.copy:

a = [1, 2, 3]
print(a[:])           # срез
print(list(a))        # конструктор
print(a.copy())       # метод copy

b = a.copy()
b.append(4)
print("a:", a)        # оригинал не тронут (верхний уровень)
print("b:", b)

Вывод:

[1, 2, 3]
[1, 2, 3]
[1, 2, 3]
a: [1, 2, 3]
b: [1, 2, 3, 4]

Когда нужна именно глубокая копия

Если в структуре есть вложенные изменяемые объекты (списки в списках, словари со списками) и вы хотите менять копию, не задевая оригинал, — нужен deepcopy. Для плоских структур из неизменяемых элементов хватит поверхностной копии.

import copy
config = {"users": ["Аня", "Боб"], "limit": 10}
backup = copy.deepcopy(config)
config["users"].append("Ева")
print("config:", config["users"])
print("backup:", backup["users"])   # резерв не изменился

Вывод:

config: ['Аня', 'Боб', 'Ева']
backup: ['Аня', 'Боб']

Итог

b = a — не копия, а ещё одно имя того же объекта.
copy.copy копирует верхний уровень; вложенные объекты общие.
copy.deepcopy рекурсивно копирует всё — нужен при вложенных изменяемых данных.