python 赋值与内存空间机制

怼烎@ 2023-06-16 13:51 2阅读 0赞

# Python 赋值机制 #

先看一个例子：

In \[1\]:

x = [1, 2, 3]
    y = x
    x[1] = 100
    print y

[1, 100, 3]

改变变量`x`的值，变量`y`的值也随着改变，这与**Python**内部的赋值机制有关。

## 简单类型 ##

先来看这一段代码在**Python**中的执行过程。

x = 500
    y = x
    y = 'foo'

*  `x = 500`

**Python**分配了一个 `PyInt` 大小的内存 `pos1` 用来储存对象 `500` ，然后，Python在命名空间中让变量 `x` 指向了这一块内存，注意，整数是不可变类型，所以这块内存的内容是不可变的。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存</th> 
   <th>命名空间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>pos1 : PyInt(500)</code>&nbsp;(不可变)</td> 
   <td><code>x : pos1</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  `y = x`

**Python**并没有使用新的内存来储存变量 `y` 的值，而是在命名空间中，让变量 `y` 与变量 `x` 指向了同一块内存空间。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存</th> 
   <th>命名空间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>pos1 : PyInt(500)</code>&nbsp;(不可变)</td> 
   <td><code>x : pos1</code><br><code>y : pos1</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  `y = 'foo'`

**Python**此时分配一个 `PyStr` 大小的内存 `pos2` 来储存对象 `foo` ，然后改变变量 `y` 所指的对象。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存</th> 
   <th>命名空间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>pos1 : PyInt(500)</code>&nbsp;(不可变)<br><code>pos2 : PyStr('foo')</code>&nbsp;(不可变)</td> 
   <td><code>x : pos1</code><br><code>y : pos2</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对这一过程进行验证，可以使用 `id` 函数。

id(x)

返回变量 `x` 的内存地址。

In \[2\]:

x = 500
    id(x)

Out\[2\]:

48220272L

In \[3\]:

y = x
    id(y)

Out\[3\]:

48220272L

也可以使用 `is` 来判断是不是指向同一个事物：

In \[4\]:

x is y

Out\[4\]:

True

现在 `y` 指向另一块内存：

In \[5\]:

y = 'foo'
    id(y)

Out\[5\]:

39148320L

In \[6\]:

x is y

Out\[6\]:

False

**Python**会为每个出现的对象进行赋值，哪怕它们的值是一样的，例如：

In \[7\]:

x = 500
    id(x)

Out\[7\]:

48220296L

In \[8\]:

y = 500
    id(y)

Out\[8\]:

48220224L

In \[9\]:

x is y

Out\[9\]:

False

不过，为了提高内存利用效率，对于一些简单的对象，如一些数值较小的int对象，**Python**采用了重用对象内存的办法：

In \[10\]:

x = 2
    id(x)

Out\[10\]:

6579504L

In \[11\]:

y = 2
    id(y)

Out\[11\]:

6579504L

In \[12\]:

x is y

Out\[12\]:

True

## 容器类型 ##

现在来看另一段代码：

x = [500, 501, 502]
    y = x
    y[1] = 600
    y = [700, 800]

*  `x = [500, 501, 502]`

Python为3个PyInt分配内存 `pos1` ， `pos2` ， `pos3` （不可变），然后为列表分配一段内存 `pos4` ，它包含3个位置，分别指向这3个内存，最后再让变量 `x` 指向这个列表。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存</th> 
   <th>命名空间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>pos1 : PyInt(500)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos2 : PyInt(501)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos3 : PyInt(502)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos4 : PyList(pos1, pos2, pos3)</code>&nbsp;(可变)</td> 
   <td><code>x : pos4</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  `y = x`

并没有创建新的对象，只需要将 `y` 指向 `pos4` 即可。

*  `y[1] = 600`

原来 `y[1]` 这个位置指向的是 `pos2` ，由于不能修改 `pos2` 的值，所以首先为 `600` 分配新内存 `pos5` 。

再把 `y[1]` 指向的位置修改为 `pos5` 。此时，由于 `pos2` 位置的对象已经没有用了，**Python**会自动调用垃圾处理机制将它回收。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存</th> 
   <th>命名空间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>pos1 : PyInt(500)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos2 :</code>&nbsp;垃圾回收&nbsp;<br><code>pos3 : PyInt(502)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos4 : PyList(pos1, pos5, pos3)</code>&nbsp;(可变)<br><code>pos5 : PyInt(600)</code>&nbsp;(不可变)</td> 
   <td><code>x : pos4</code><br><code>y : pos4</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  `y = [700, 800]`

首先创建这个列表，然后将变量 `y` 指向它。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>内存</th> 
   <th>命名空间</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>pos1 : PyInt(500)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos3 : PyInt(502)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos4 : PyList(pos1, pos5, pos3)</code>&nbsp;(可变)<br><code>pos5 : PyInt(600)</code>&nbsp;(不可变)&nbsp;<br><code>pos6 : PyInt(700)</code>&nbsp;(不可变)<br><code>pos7 : PyInt(800)</code>&nbsp;(不可变)<br><code>pos8 : PyList(pos6, pos7)</code>&nbsp;(可变)</td> 
   <td><code>x : pos4</code>&nbsp;<br><code>y : pos8</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对这一过程进行验证：

In \[13\]:

x = [500, 501, 502]
    print id(x[0])
    print id(x[1])
    print id(x[2])
    print id(x)

48220224
    48220248
    48220200
    54993032

赋值，`id(y)` 与 `id(x)` 相同。

In \[14\]:

y = x
    print id(y)

54993032

In \[15\]:

x is y

Out\[15\]:

True