[Python] 변수(Variables)

변수는 데이터를 저장하고 참조하는 이름입니다. 파이썬에서 변수와 메모리 관리는 중요한 개념입니다. 이 글에서는 변수의 할당과 참조, 스코프와 생명주기, 얕은 복사와 깊은 복사 등을 다룹니다.

1. 변수의 할당과 참조

변수에 값을 할당하면, 변수는 그 값이 저장된 메모리 주소를 참조합니다. 파이썬의 변수는 객체를 가리키는 참조(reference)입니다.

x = 10
y = x

print(x)  # 출력: 10
print(y)  # 출력: 10

x = 20
print(x)  # 출력: 20
print(y)  # 출력: 10

이 예제에서 x 와 y 는 처음에 동일한 값을 참조합니다. 하지만 x 의 값을 변경해도 y 에는 영향을 미치지 않습니다.

2. 변수 스코프와 생명주기

변수의 스코프(scope)는 변수의 유효 범위를 의미합니다. 파이썬에서는 변수의 스코프가 함수 내, 블록 내, 전역으로 나뉩니다.

x = 10  # 전역 변수

def outer():
    x = 20  # 외부 함수의 지역 변수
    def inner():
        nonlocal x
        x = 30  # 내부 함수의 지역 변수
        print("inner x:", x)  # 출력: inner x: 30
    inner()
    print("outer x:", x)  # 출력: outer x: 30

outer()
print("global x:", x)  # 출력: global x: 10

3. 얕은 복사와 깊은 복사

복사는 객체의 값을 복사하여 새로운 객체를 만드는 과정입니다. 파이썬에서는 얕은 복사(shallow copy)와 깊은 복사(deep copy)가 있습니다.

얕은 복사

얕은 복사는 객체의 최상위 수준만 복사하고, 하위 객체들은 원본 객체와 동일한 참조를 가집니다. 즉, 얕은 복사는 객체를 복사하지만 그 안에 포함된 객체는 복사하지 않습니다.

import copy

list1 = [1, 2, [3, 4]]
list2 = copy.copy(list1)

print(list1)  # 출력: [1, 2, [3, 4]]
print(list2)  # 출력: [1, 2, [3, 4]]
print(id(list1), id(list2))  # 서로 다른 주소

list1[2][0] = 99
print(list1)  # 출력: [1, 2, [99, 4]]
print(list2)  # 출력: [1, 2, [99, 4]]  # 얕은 복사이므로 내부 리스트는 공유됨

깊은 복사

깊은 복사는 모든 수준의 객체를 재귀적으로 복사하여, 원본 객체와 독립적인 복사본을 만듭니다. 즉, 깊은 복사는 객체와 그 안에 포함된 모든 객체를 복사합니다.

import copy

list1 = [1, 2, [3, 4]]
list3 = copy.deepcopy(list1)

print(list1)  # 출력: [1, 2, [3, 4]]
print(list3)  # 출력: [1, 2, [3, 4]]
print(id(list1), id(list3))  # 서로 다른 주소

list1[2][0] = 99
print(list1)  # 출력: [1, 2, [99, 4]]
print(list3)  # 출력: [1, 2, [3, 4]]  # 깊은 복사이므로 내부 리스트도 복사됨

메모리 주소 확인

파이썬에서 객체의 메모리 주소는 id() 함수를 사용하여 확인할 수 있습니다. 얕은 복사와 깊은 복사의 차이를 메모리 주소를 통해 확인할 수 있습니다.

import copy

list1 = [1, 2, [3, 4]]
list2 = copy.copy(list1)
list3 = copy.deepcopy(list1)

print(id(list1), id(list2), id(list3))  # 서로 다른 주소
print(id(list1[2]), id(list2[2]), id(list3[2]))  # list1과 list2는 동일, list3는 다름

5. 불변 객체와 가변 객체

파이썬의 데이터 타입은 불변(immutable) 객체와 가변(mutable) 객체로 나눌 수 있습니다. 불변 객체는 생성 후 변경할 수 없으며, 가변 객체는 변경 가능합니다.

불변 객체

불변 객체는 한 번 생성되면 그 값을 변경할 수 없습니다. 불변 객체에는 숫자, 문자열, 튜플 등이 포함됩니다.

a = 10
b = a
print(id(a), id(b))  # 동일한 주소

a = 20
print(id(a), id(b))  # 다른 주소
print(a, b)  # 출력: 20 10

이 예제에서 a와 b는 처음에 동일한 값을 참조합니다. 그러나 a의 값을 변경하면 새로운 객체가 생성되고, a는 그 새로운 객체를 참조하게 됩니다. 반면 b는 여전히 원래의 객체를 참조합니다. 따라서 불변 객체는 값이 변경되지 않으며, 새로운 값을 할당하면 새로운 객체가 생성됩니다.

가변 객체

가변 객체는 생성 후 그 값을 변경할 수 있습니다. 가변 객체에는 리스트, 딕셔너리, 집합 등이 포함됩니다.

x = [1, 2, 3]
y = x
print(id(x), id(y))  # 동일한 주소

x[0] = 99
print(id(x), id(y))  # 동일한 주소
print(x, y)  # 출력: [99, 2, 3] [99, 2, 3]

이 예제에서 x와 y는 동일한 리스트 객체를 참조합니다. 리스트의 값을 변경해도 x와 y는 여전히 동일한 객체를 참조하며, 그 값도 변경됩니다. 따라서 가변 객체는 값이 변경될 때 새로운 객체를 생성하지 않고, 기존 객체를 변경합니다.