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Python 如何实现变量交换

作者：大奎　　发布时间：2021-07-03 12:48:20　

标签：Python,变量,交换

简洁优雅的 C 写法：

int a = 1; 
int b = 2; 
int temp; 
temp = a; 
a = b; 
b = temp; 

简洁优雅的 Python 写法：

a,b = 1,2 
a,bb = b,a 

虽然语法非常方便，但我们始终不曾想过：它是怎么运作的?背后支撑它的机制是什么?下面让我们一步步分析它。

比较通俗的说法

最常见的解释是：

a,b = b,a 中右侧是元组表达式，即 b,a 是一个两个元素的tuple(a,b)。表达式左侧是两个待分配元素，而 = 相当于元组元素拆包赋值操作。

这种方法，理解起来最简单，但实际是这种情况么?

让我们从字节码上看下，是不是这种情况。

从字节码一窥交换变量：

大家可能不太了解 Python 字节码。Python 解释器是一个基于栈的虚拟机。Python 解释器就是编译、解释 Python 代码的二进制程序。

虚拟机是一种执行代码的容器，相较于二进制代码具有方便移植的特点。而 Python 的虚拟机就是栈机器。

Python 中函数调用、变量赋值等操作，最后都转换为对栈的操作。这些对栈的具体操作，就保存在字节码里。

dis 模块可以反编译字节码，使其变成人类可读的栈机器指令。如下，我们看反编译 a,b=b,a 的代码。

>>> import dis 
>>> dis.dis("a,bb=b,a") 
  1           0 LOAD_NAME                0 (b) 
              2 LOAD_NAME                1 (a) 
              4 ROT_TWO 
              6 STORE_NAME               1 (a) 
              8 STORE_NAME               0 (b) 
             10 LOAD_CONST               0 (None) 
             12 RETURN_VALUE 

可见，在 Python 虚拟机的栈上，我们按照表达式右侧的 b,a 的顺序，先后压入计算栈中，然后用一个重要指令 ROT_TWO，这个操作交换了 a 和 b 的位置，最后 STORE_NAME 操作将栈顶的两个元素先后弹出，传递给 a 和 b 元素。

栈的特性是先进后出(FILO)。当我们按b,a顺序压入栈的时候，弹出时先出的就是a,再弹出就是b。STORE_NAME指令会把栈顶元素弹出，并关联到相应变量上。

如果没有第 4 列的指令ROT_TWO，此次 STORE_NAME 弹出的第一个变量会是后压栈的 a，这样就是 a=a 的效果。有了 ROT_TWO 则完成了变量的交换。

来源：https://developer.51cto.com/article/699453.html

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