Краткий ответ

Операция += сначала пытается изменить объект на месте через специальный метод __iadd__. Вложенный список поддерживает такое изменение, поэтому его содержимое меняется. Затем Python пытается записать полученный результат обратно в элемент кортежа, а элементы кортежа неизменяемы, поэтому возникает TypeError уже после изменения списка.

Исторический контекст

В Python изменяемые и неизменяемые объекты разделены явно: список можно менять, а кортеж после создания не допускает замену своих элементов. Операции с присваиванием вроде += были сделаны универсальными: изменяемые типы могут эффективно обновляться на месте, а неизменяемые создают новый объект.

Из-за этого одна операция может сочетать два разных действия: изменение самого объекта и присваивание результата переменной или элементу контейнера. Для вложенных изменяемых объектов такое сочетание иногда приводит к частично выполненному результату.

Постановка проблемы

Кортеж может содержать изменяемые объекты, хотя сам кортеж неизменяем. Это означает, что запрещено менять состав или ссылки элементов кортежа, но разрешено изменять состояние объекта, на который элемент ссылается.

Неверное предположение, будто неизменяемость кортежа делает неизменяемыми все вложенные объекты, приводит к неожиданным побочным эффектам. Особенно опасно это при обработке исключения: операция может завершиться ошибкой, но вложенный список уже окажется изменённым.

Подробное решение

При выполнении += Python концептуально делает две стадии:

пытается выполнить in-place-операцию через __iadd__;
присваивает полученный результат обратно исходному месту назначения.

Для списка __iadd__ расширяет существующий список и возвращает его. Но если местом назначения является элемент кортежа, последующая запись в этот элемент запрещена. Поэтому список изменяется, а затем возникает TypeError при попытке заменить ссылку внутри кортежа.

items = ([],)

try:
    items[0] += [1]
except TypeError as error:
    print(items)                 # ([1],)
    print(type(error).__name__)  # TypeError

Здесь кортеж по-прежнему содержит тот же список, но сам список уже получил элемент. Ошибка относится не к изменению списка, а к попытке присвоить новый результат позиции items[0].

Для неизменяемого типа, например целого числа, in-place-вариант фактически приводит к созданию нового объекта. В случае кортежа с числом ошибка возникает без аналогичного изменения вложенного состояния, поскольку число неизменяемо.

Надёжный способ избежать неоднозначного поведения — не использовать += для элемента кортежа. Можно сначала извлечь список в отдельную переменную, изменить его явно, либо создать новый кортеж. Компромисс состоит в том, что явные действия длиннее, зато границы изменения объекта очевидны.

Ситуация из практики

В конфигурации приложения кортеж использовался как неизменяемая запись, но внутри содержал список разрешённых режимов. Код пытался добавить режим непосредственно через элемент кортежа. После исключения конфигурация уже была частично изменена, и повторный запуск логики получил другой набор режимов.

Рассматривались два варианта. Замена кортежа на список упростила бы изменение, но ослабила бы гарантию неизменяемой структуры. Сохранение кортежа и использование явной локальной переменной сохранило контракт структуры и сделало изменение списка контролируемым.

Выбрали второй вариант: вложенный список изменяли отдельной операцией, а при необходимости получения новой структуры создавали новый кортеж. Это устранило частичные изменения при ошибке присваивания и сделало поведение тестируемым.

Что кандидаты часто упускают

1. Можно ли считать такую операцию полностью атомарной?

Нет. Она не является атомарной: изменение списка может произойти до ошибки при присваивании результата в кортеж. Поэтому обработка исключения не означает автоматического отката уже выполненной in-place-операции.

2. Всегда ли += изменяет объект на месте?

Нет. Поведение зависит от типа и его реализации __iadd__. Изменяемый тип может вернуть тот же объект после изменения, а неизменяемый обычно создаёт новый объект. Если специальный метод in-place-операции недоступен или не поддерживается, Python использует обычное сложение с последующим присваиванием.

3. Почему сам кортеж не нарушает свою неизменяемость?

Неизменяемость кортежа означает неизменность его набора ссылок и порядка элементов, а не глубокую неизменяемость всего графа объектов. Ссылка на список внутри кортежа остаётся той же; меняется состояние объекта списка, но не элемент кортежа как ссылка.