Python递归循环中列表元素变化及deep_reverse逻辑疑问

问题背景 #

现有支持全层级深反转的deep_reverse函数，可递归反转列表及所有嵌套子列表，函数实现与运行打印结果如下：

def deep_reverse(arr):
    
    # 终止条件
    if len(arr) < 1:
        return arr

    reversed_items = []  # 存储最终返回结果
    for item in arr[::-1]:
        
        # 如果当前元素是列表，递归调用deep_reverse完成子列表反转
        if type(item) is list:
            item = deep_reverse(item)
        
        # 将处理后的元素追加到结果列表
        reversed_items.append(item)
        print(reversed_items)

    return reversed_items 

deep_reverse([1, 2, [3, 4, 5], 6, 7])
# 运行打印输出
[7]
[7, 6]
[5]
[5, 4]
[5, 4, 3]
[7, 6, [5, 4, 3]]
[7, 6, [5, 4, 3], 2]
[7, 6, [5, 4, 3], 2, 1]

疑问点：每次调用deep_reverse都会初始化独立的空reversed_items列表，递归处理子列表[3,4,5]时会进入新的函数上下文生成独立列表，为何处理完子列表回到外层时，外层的reversed_items还保留之前追加的7、6元素，追加子列表反转结果后直接得到[7, 6, [5, 4, 3]]？

核心原理 #

这个现象本质是Python函数调用的栈帧隔离特性：

• 每一次函数调用都会生成独立的栈帧（stack frame），每个栈帧内的局部变量是完全独立的内存对象，不同调用层级的同名变量不会互相覆盖、篡改。
• 递归调用触发时，当前外层函数的执行状态会被完整保存在自己的栈帧里，暂停执行等内层递归返回结果后，才会继续往下走，保存的状态不会丢失。

逐步骤执行流程拆解 #

结合打印结果，整个执行过程可以拆成3个阶段：

1. 外层调用初始化阶段
   • 最外层调用deep_reverse([1, 2, [3, 4, 5], 6, 7])，生成外层栈帧，初始化属于外层的空列表reversed_items
   • 倒序遍历原列表，第一个元素7不是列表，直接追加到外层的reversed_items，此时外层列表值为[7]，对应第一行打印
   • 第二个遍历到的元素是6，不是列表，追加后外层列表值为[7,6]，对应第二行打印
   • 第三个遍历到的元素是子列表[3,4,5]，触发递归调用，此时外层栈帧把当前状态（reversed_items = [7,6]、当前遍历到第三个元素）完整保存，暂停执行
2. 内层递归执行阶段
   • 调用deep_reverse([3,4,5])生成内层栈帧，初始化和外层完全无关的空reversed_items，这个新列表和外层存的[7,6]是内存里完全独立的两个对象
   • 倒序遍历子列表，依次追加5、4、3，内层的reversed_items依次变为[5]、[5,4]、[5,4,3]，对应第三到第五行打印
   • 内层循环执行完毕，把[5,4,3]作为返回值传回外层，随后内层栈帧销毁，内层的reversed_items生命周期结束
3. 外层调用恢复执行阶段
   • 外层拿到递归返回的[5,4,3]，从之前暂停的位置继续往下执行：把返回的子列表追加到自己的reversed_items里
   • 因为外层栈帧保存的状态从来没被改动过，之前存的7、6自然保留，追加完的结果就是[7,6,[5,4,3]]，对应第六行打印
   • 后续循环继续遍历到2、1，依次追加到外层列表，最终得到完整的深反转结果，对应最后两行打印

可以自行做验证：在递归调用前后分别打印id(reversed_items)，会发现外层的reversed_items内存地址全程不变，递归过程中打印的内层reversed_items地址是完全不同的另一个值，二者没有任何关联。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Moe