Чем мутабельные объекты отличаются от иммутабельных?

В Python объекты бывают мутабельные и иммутабельные. Значение иммутабельного объекта нельзя изменить после того, как он был создан, а значение мутабельного можно.

Рассмотрим на примере. В Python есть встроенная функция id(). В реализации CPython она возвращает адрес, по которому объект находится в памяти. Создадим список и посмотрим, в ячейке с каким номером он окажется.

>>>beatles = [“Ringo”, “Paul”, “John”, “George”]
>>>id(beatles) 
140181376779336

Видим, что список лежит по адресу 140181376779336. Теперь изменим какой-нибудь элемент списка и посмотрим, изменился ли адрес.

>>>beatles[0] = “Pete”
>>>beatles 
[“Pete”, “Paul”, “John”, “George”]
>>>id(beatles)
140181376779336

Видим, что адрес списка не меняется, если мы изменяем элементы, которые в него входят. Теперь создадим в памяти строку

>>>bass = "Paul"
>>>id(bass)
140068833595776

и добавим в нее что-нибудь

>>>bass += " McCartney"
>>>bass
Paul McCartney
>>>id(bass)
140068833600432

Видим, что адрес строки изменился.

Почему так? Строка иммутабельна, то есть, после того, как она уже создана, нельзя изменить ее содержимое. Поэтому интерпретатор перезаписывает ее по новому адресу с новыми символами. А список мутабелен, поэтому его адрес не меняется оттого, что мы заменили один элемент.

Вот какие встроенные типы есть в python:

Класс   Описание       Мутабелен?
---------------------------------
bool  булевый тип               -
int   целочисленный тип         -
float число с плавающей запятой -
list  список                    +
tuple кортеж                    -
str   строка                    -
set   множество                 +
dict  словарь                   +

Количество встроенных иммутабельных типов в Python больше, но если вы захотите создать свой класс, он будет мутабельным.

Важно отличать мутабельность от иммутабельности, так как некоторые типы данных, например, dict или set, реализованы как хэш-таблицы. Когда вы добавляете элемент в множество, интерпретатор берет хэш от этого элемента и размещает значение по адресу, который совпадает с хэшем. Если мы попытаемся положить список в множество, то получим TypeError, потому что хэш бы изменился, когда изменился бы один из элементов списка:

TypeError: unhashable type: 'list'

Поэтому мутабельные объекты, такие как словари или списки, не могут быть ключами в словаре или элементами множества. А вот строки или числа могут. И это на самом деле очень естественно.

Марина