Чем отличается shallow copy от deep copy?

Понятие копирования объектов в языке программирования Python является фундаментальным для понимания того, как интерпретатор работает с памятью и ссылками. Когда мы создаем копию объекта, мы можем столкнуться с необходимостью выбрать между поверхностным и глубоким копированием, в зависимости от структуры данных и наших бизнес-задач.

Поверхностное копирование, или shallow copy, создает новый контейнерный объект, но заполняет его ссылками на те же вложенные элементы, которые содержались в оригинале. Это означает, что если у нас есть список списков, то сам внешний список станет новым объектом в памяти, однако внутренние списки останутся общими для обеих версий. Изменение элемента во вложенной структуре одной копии автоматически отразится на другой, что часто приводит к трудноуловимым багам в коде.

Глубокое копирование, или deep copy, рекурсивно обходит всю структуру данных и создает полные копии не только самого контейнера, но и всех вложенных в него объектов любого уровня вложенности. Такая копия полностью изолирована от оригинала, и любые модификации вложенных элементов никак не затронут исходный объект. Однако за полную независимость приходится платить производительностью и потреблением памяти, так как рекурсивный обход сложных и больших структур может быть весьма дорогим ресурсом.

Для реализации этих концепций на практике в Python предусмотрен стандартный модуль copy, который содержит все необходимые инструменты. Чтобы сделать поверхностную копию, можно использовать метод copy() для списков и словарей либо функцию copy.copy() из упомянутого модуля. Для создания глубокой копии применяется специальная функция copy.deepcopy(), которая корректно обрабатывает даже циклические ссылки, предотвращая бесконечную рекурсию во время выполнения программы.