Имена как привязки к объектам: почему '=' — это не memcpy

В C переменная — это именованная область памяти фиксированного размера и типа, выделенная компилятором на стеке или явно в куче. int x = 5; означает: зарезервировать несколько байт, положить туда битовое представление числа 5, и всё последующее x = ... — это memcpy-подобная запись новых байт в ту же самую ячейку. int y = x; выделяет новую ячейку и копирует в неё содержимое x: после этого x и y — два независимых хранилища. Присваивание в C — операция копирования значения в фиксированное место.

В Python имя не является ячейкой памяти. Имя — это привязка (запись в пространстве имён, по сути ключ в словаре), которая ссылается на объект, живущий в куче интерпретатора. x = 5 не резервирует «ячейку x» — оно создаёт (или находит) объект 5 и делает так, чтобы имя x указывало на него. Следующее x = "hello" не «перезаписывает x другим типом» — оно просто переставляет привязку имени на другой объект. Ни размер, ни тип имени никогда не были фиксированы, потому что у имени вообще нет ни размера, ни типа — тип есть у объекта.

Отсюда прямое следствие, которого нет в C: два разных имени могут ссылаться на один и тот же объект. Это называется aliasing. Ключевой вопрос, который нужно научиться задавать вместо привычного «скопировалось ли значение» — изменяемый (mutable) объект или неизменяемый (immutable)?

• Если объект изменяемый (list, dict, set, большинство пользовательских классов) — мутация через любое из имён видна через все остальные имена, ссылающиеся на тот же объект.
• Если объект неизменяемый (int, float, str, tuple, frozenset) — у него нет операций, меняющих его «изнутри». Любая операция, похожая на изменение (b = b + 1), создаёт новый объект и перепривязывает имя к нему.

Функция id() возвращает идентификатор объекта (в CPython он связан с адресом объекта в памяти) и позволяет проверить, ссылаются ли два имени на один объект.

graph LR
    subgraph "C: имя = ячейка"
    X["x: int, адрес 0x100"] -->|memcpy| V1["байты: 5"]
    end
    subgraph "Python: имя = привязка"
    A["a"] --> O["объект int(5)"]
    B["b"] --> O
    end

a = [1, 2, 3]
b = a          # b и a — два имени одного и того же объекта list
b.append(4)
print(a)       # что здесь?

c = a.copy()   # новый объект-список с тем же содержимым
c.append(5)
print(a)       # [1, 2, 3, 4] — оригинал не тронут

a = 1000
b = a
b = b + 1
print(a)   # 1000 — не изменилось

d1 = {"count": 0}
d2 = d1
d2["count"] = 5

s1 = "hi"
s2 = s1
s2 = s2 + "!"

t1 = (1, [2, 3])
t2 = t1
t2[1].append(4)

print(d1["count"])   # ?
print(s1)            # ?
print(t1)            # ?