defとListの関係について

Question

前提・実現したいこと

Python初心者です。的外れなことを聞いていたら申し訳ないです。

Pythonで関数を呼び出し引数をListに入れ、そのListを戻り値として変数に代入したのちに違う引数で同じようなことをするコードを書こうと思いました。
今回の場合は引数を１，２，３としてAに、４，５，６をBに代入します。

発生している問題・エラーメッセージ

望む結果としてはprint(A)が[1,2,3]、print(B)が[4,5,6]ですが実際に出てきたのは
print(A)print(B)ともに[4,5,6]でした。なぜこうなってしますのかがわかりません。

該当のソースコード

list_x = []


def list_in(num1, num2, num3):
    list_x.clear()
    list_x.append(num1)
    list_x.append(num2)
    list_x.append(num3)
    return list_x


A = list_in(1, 2, 3)
B = list_in(4, 5, 6)

print(A)
print(B)

###結果

[4, 5, 6]
[4, 5, 6]

試したこと

return list_x

↓

C=list_x
return C

結果は同じでした。
PyCharmのデバックモードで調べてみたところ、B=list_in(4,5,6)の処理が終わるとAが[4,5,6]に変わりました。
自分でGoogle先生にも聞いてみましたが、検索窓に何を入れて検索すれば自分の欲しい情報が手にはいるのかわかりませんでした。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Python3.8.5
PyCharm
windows10

Answer 1

これは、pythonのはまりどころでもあるし、勘所でもあります。まず何が起きているか説明してみます。

まずは以下のコードの動作は把握されていますか？

list_x = [1, 2, 3]

A = list_x
B = list_x

print(A)
# [1, 2, 3] と表示
print(B)
# [1, 2, 3] と表示

list_x[0] = 10

print(A)
# [10, 2, 3] と表示
print(B)
# [10, 2, 3] と表示

このように、list_x、A、B はすべて「同じリストを指して」います。 pythonで「A = list_x」のような記述をすると、Aはlist_xと同じものを指すようになるのです。

また、ここで扱われている、1つしかない「リスト」は、 「list_x = [1, 2, 3]」の部分で生成されています。

さて、問題のコードを関数を使わずに書くと以下のようになります。

list_x = []

# A = list_in(1, 2, 3)
list_x.clear()
list_x.append(1)
list_x.append(2)
list_x.append(3)
A = list_x

#B = list_in(4, 5, 6)
list_x.clear()
list_x.append(4)
list_x.append(5)
list_x.append(6)
B = list_x

print(A)
print(B)

ここでも同様に、1つしか作られていないリストをlist_x、 A、Bで共有していることがわかります。

どのようにすれば望みの結果になるかについてですが、

def list_in(num1, num2, num3):
    list_x.clear()
    list_x.append(num1)
    list_x.append(num2)
    list_x.append(num3)
    return list_x

この関数は、「この関数の外で定義されているlist_xの内容を空にし、引数の数を設定して返す」という関数になっていますので、そもそも当初の目的に合っていないと思います。 また、このように、実行することで「副作用 (引数に関係の無い値を変更してしまうこと)」を起こすような関数は使わない流れになってきているので、これをベースに考えないほうがいいでしょう。

「新しいリストを作って、引数の値を設定して返す」関数にするのはいいのではないでしょうか。
既存の書き方に寄せるとこんな感じです。

def list_in(num1, num2, num3):
    list_new = []
    list_new.append(num1)
    list_new.append(num2)
    list_new.append(num3)
    return list_new

この場合、list_xは使いませんが。

---

コメントへの補足で追記します。

「A,B がlist_xを参照している」のではないことは、以下のコードで確認できます。

list_x = [1, 2, 3]  # 1

A = list_x
B = list_x

print(A)
# [1, 2, 3] と表示
print(B)
# [1, 2, 3] と表示

list_x = [10, 20, 30] # ★

print(A)
# [1, 2, 3] と表示
print(B)
# [1, 2, 3] と表示

★のところで、list_xは「新しく作られたリスト」を参照するように変えられましたが、A, Bはlist_xではなく、もとの 1 で作られたリストを参照しているので値は変りません。

Comments

[Poohtaro]

回答ありがとうございます。
最初のコードの動作は理解しています。
今回の場合だとA=list_xかつB=list_xのためlist_x=[4,5,6]となったときにAもlist_xに合わせて変わったということですね。つまりAが[1,2,3]という値を保持しているわけではないということですね。

[Poohtaro]

「最初のコードの動作は理解しています。」と書きましたが、よく見たら理解していませんでした。
これまでの自分ならlist_x[0]=10の後にA=list_x,B=list_xと書いていたでしょうがその必要はないんですね。
やはりA,Bがlist_xを参照しているため、list_xが変化するとA,Bともに変化するんですね。

[TakaiY]

AとBが(list_xもですが)が同じものを持っている、というのが近いですね。 そして、「持っている』という意識は捨てて、指している(参照している)というイメージを掴むのが大事だと思います。

[TakaiY]

1つ前のリコメントへのコメントでした。

「A,Bがlist_xを参照している」これももう一歩です。 「A, B, liste_xが同じリストを参照している」です。これは、「たとえ list_x という変数を消すことができたとしても、A、 Bはそのリストを参照している」ということです。
そして、そのリストは、参照している変数が無くなったら捨てられ(ガベコレされ)ます。というのは先の話ですね。

[Poohtaro]

今回の問題では、自分の変数の考え方が間違っていたんですね。
ここまでの解説ありがとうございました。とても分かりやすかったです。

Answer 2

関数呼び出しの問題ではありません。
リストの性質です。

list_x、A、Bというのは変数であってリストそのものではありません。
list_inという関数は2回呼びされていますが、そのときに同じlist_xの中身であるリストを返しています。
2回目に呼ばれたときは、list_xの中身を書き換えています。それはAに代入されたリストですので、Aをprintすると書き換えられた中身が印字されます。

これを防ぎたければ、list_xをlist_inの中で作るとか、return文でコピーを作って返す、などの方法があります。

以下を見て考えてみてください。

>>> A = [1]
>>> B = A
>>> B.clear()
>>> B.append(4)
>>> print(A)
[4]

これと同じようなことが起きています。

Comments

[Poohtaro]

回答ありがとうございます。
１行目のList_x=[]をdef list_in(num1,num2,num3):の次の行に持ってくることで無事解決できました。
変数は参照しているだけで、値を保持しているわけではないということですかね？
まだ理解が追い付いていませんが、もう少し自分で調べてみようと思います。

Answer 3

グローバル変数list_xに上書きしていってるだけですね。
後で実行した方の数値になってしまいます

関数の結果をコピーしたものを代入するようにしましょう

Comments

[Poohtaro]

回答ありがとうございます。
１行目のList_x=[]をdef list_in(num1,num2,num3):の次の行に持ってくることで無事解決できました。