代入(assignment)は、浅いコピーですか？

たまに代入について浅いコピー(shallow copy)というのを見て違和感を覚えたのですが、
シャローコピーというのは言語により違いがあったり、定義は不明確なものなのでしょうか。

特に困ってるわけではないのですが、見るたびにモヤモヤするので、ハッキリできるなら解消したいと思っています。

(2020/02/14 追記)
回答、参照ありがとうございました。
いったんクローズいたしますが、何か意見などあれば回答していただけたらコメントいたしますので追加回答歓迎です。

■反省点
代入について固定概念（前提？）があって、そこを表現し忘れたのがあり。
単純に代入演算子だけでは、答えられないことに気づいたのですが、訂正すると既回答が無駄になってしまうので、そのままにしました。

javaでも

java
1Object obj1 = otherObj;
2Object obj2 = otherObj.clone();

で、挙動が違いますもんね・・・（代入を前者の使い方固定で考えてました）

pythonは、右辺が変数でも左辺の記述で挙動が違うのは面白い知見でした。（hayataka2049さんありがとうございます）
(2020/02/14 ここまで)

■聞きたいこと
代入をシャローコピーというのか？
そのプログラミング言語は何か？
シャローコピーという根拠のようなものがあれば教えてもらいたい

■調べたこと
・wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/Object_copying

浅いコピーと深いコピーの用語は、Smalltalk -80にまでさかのぼります。

・Smalltalk-80と思われる当該箇所

6 Protocol for all Objects
Copying Objects

代入の場合、originalとshallow copyが同じものを指していると思われるため、コピーと違うのでは？と思っています。
当該箇所でも a==bは、falseとなっています。

・掲示板
No, shallow copy is not the same as assignment in Smalltalk.

■その他
javaでの代入とシャローコピーの違いだと、私が考えているもののサンプルです。

java
1	public static void main(String[] args) {
2
3		System.out.println("代入");
4		int[][] a = {{0,0,0}, {1,1,1}};
5		int[][] ac = a;		// 代入(assignment)
6		System.out.println("a == ac : " + (a == ac));	// コピー元、先は同じオブジェクト
7		ac[0][0] = 3;	// 参照先を変更
8		System.out.println("a equal ac " + Arrays.equals(a, ac));
9		ac[1] = new int[] {2};	// 参照先を変更
10		System.out.println("a equal ac " + Arrays.equals(a, ac));
11
12		System.out.println();
13		System.out.println("シャローコピー");
14
15		a = new int[][] {{0,0,0}, {1,1,1}};
16		int[][] aSc = new int[2][];
17		System.arraycopy(a, 0, aSc, 0, 2);	// 浅いコピー
18		System.out.println("a == aSc : " + (a == aSc));		// コピー元、先は異なるオブジェクト
19
20		aSc[0][0] = 4;	// 参照先を変更
21		System.out.println("a equal aSc " + Arrays.equals(a, aSc));	// true
22		aSc[1] = new int[] {2};	// 参照先を変更
23		System.out.println("a equal aSc " + Arrays.equals(a, aSc));	// false
24	}

行動規範の内容に同意します

回答3件

ベストアンサー

(2020/02/13 全面修正)

変数への代入時にコピーが行われるかどうかは、その対象が「値」であるか「参照」であるかの違いに拠ります。

対象が値の場合、変数への代入時にはデータそのものがコピーされるため、まさにシャローコピーと呼ばれる挙動と同様の振る舞いとなります。
これを指して「代入はシャローコピーである」と表現するのは、表現の是非は別として、間違いではないと思います。

C# や C++ の言語では、値そのものを直接扱うことが可能なため、代入がシャローコピーとなる状況がしばしば発生します。

さらに、プログラミング言語によっては上記のルールに当てはまらない特殊な処理を行っているものもあり、例えば PHP の配列は、変数の内容は参照であるにも関わらず、値型のような振る舞いが期待されており、実際そのように振る舞うような暗黙的なコピー処理が実装されているとのことです。

「シャローコピー」とは、言い換えると「対象のクローン」に相当し、対象が持つ「値」をそっくりそのまま持った新たなデータを生成することを指します。
代入によって発生するのは値の複製以上のものではないため、代入時にデータの複製が発生する場合は、必ずシャローコピーとなります (特殊な処理を実装していない限り)。

結局のところ、これは一般的に振る舞いの異なる値型と参照型を区別せずに扱うことにより起きる混乱だと思います。
値型を扱わない、扱えない言語 (例えば Ruby のような、全てのデータが参照型と同じ振る舞いをするように作られた言語) においては、代入によってコピーが行われる状況は通常発生しないため、この場合は「代入はシャローコピーである」は明確に間違いになります。

以下は過去の回答です。

こんにちは。

質問者さんの考えの通り、一般的な表現においては、代入はシャローコピーではありません。
「コピー」は「オブジェクトの複製」を表しており、オブジェクトの複製を伴わない代入はコピーに該当しないからです。

ただし、プログラミング言語は星の数ほど存在するので、
代入時に本当にオブジェクトを複製してしまう「代入はシャローコピー」が成り立つようなプログラミング言語が存在するかもしれません。
用語を濫用し、代入をシャローコピーと呼ぶ低品質なリファレンスを持つプログラミング言語が存在するかもしれません。

以上の話は扱う対象が「オブジェクト」であることが前提です。
オブジェクトを雑に定義すると、「存在の同一性が確認可能なもの」とでもしておきます。
このとき、値はオブジェクトではない (全く同じ中身を持っていても、それが同じ存在であるかどうかは分からない) ため、代入とコピーの議論から外れます。

コメントで maisumakun さんからサジェストを頂きましたが、
C++ のオブジェクトは「値」としても扱うことができ、その場合は代入操作で自身が複製されるため、まるでシャローコピーされたような挙動になります。
PHP の配列は値である、とのことなので、オブジェクトとしてではなく値としての代入の振る舞いを再現しており、内部的には参照であるにもかかわらず、代入時に (※) コピーを行っています。

少なくとも、「オブジェクトの定義を満たすものの代入」について、上記言語においても本回答の内容は成り立っています。

投稿2020/02/06 04:35

編集2020/02/13 05:05

tamoto

総合スコア4105

maisumakun

2020/02/06 04:40

> 代入時に本当にオブジェクトを複製してしまう「代入はシャローコピー」が成り立つようなプログラミング言語が存在するかもしれません。 C++のオブジェクト型は、あえて参照で扱わなければコピー（もしくは条件によってはムーブ）となります（コピーコンストラクタに手を入れて、自分なりの実装に変えたり、コピーを禁止したりもできます）。あと、PHPの配列も値型として、代入でコピーされるように振る舞います（実際にはCopy on Writeでコピーは遅延されます）。

tamoto

2020/02/06 04:49

なるほど。 C++ は書いたことがないのですが、その動作はコピーというよりは、オブジェクト参照値の代入の代わりに値の代入をしているだけでどちらも同じものであるという考えなので、それを「コピーされる」と表現するのはあまりしっくりこないですね。値として扱っているものを「オブジェクト」と呼ぶこと自体に抵抗があります。

hihijiji

2020/02/06 04:57

tamotoに同意します。変数xを変数yに代入 → xとyは同じ参照を持つ変数xを変数yにコピー → xとyは同じ参照値を持つ別の参照を持つこんな感じでしょうか？

hihijiji

2020/02/06 05:08

質問者さんへですが、前提知識としてスタック領域とヒープ領域について理解が必要です。 OSや言語によらず必要な基礎知識ですからこの機会に学んでください。

momon-ga

2020/02/06 05:22

hihijijiさんへ > 質問者さんへですが、前提知識としてスタック領域とヒープ領域について理解が必要です。この部分について、前提知識が必要なのか理由を教えていただけないでしょうか。当方メモリ管理する言語を使っていないので、あえていうならヒープ領域ぐらいしかわからないです。それと代入がシャローコピーとして実装されているのかなどの話と結びつきませんでした。知識がないから関連性に気づかないものでしょうか。プログラマなら知っておけいたほうがいい。というたぐいのものであれば了解しました。

hihijiji

2020/02/06 06:58

> プログラマなら知っておけいたほうがいい。というたぐいのものその通りです。というか質問自体がそのたぐいのものでしょう？言語と使用条件を特定せず shallow copy を語る時点で概念の話になるので、教養以上の話にはなりえません。

質問をすることでしか得られない、回答やアドバイスがある。

15分調べてもわからないことは、質問しよう！

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