python - 了解 Python 中的内存寻址

Question

我写这篇文章是为了加深对指针和内存寻址在python中工作方式的理解。

Python 是一种高级语言，我了解到内存管理是由 python 负责的。

我还了解到可以使用 id() 对象来标识指针。

假设我有两个变量a和b，这两个变量可以使用以下命令交换:

a,b=b,a

可以使用以下方法找到这些变量的身份变化。

>>> a=2
>>> b=3
>>> id(a)
140732857872688
>>> id(b)
140732857872720
>>> a,b=b,a
>>> a
3
>>> b
2
>>> id(a)
140732857872720
>>> id(b)
140732857872688

正如您所看到的，ids 已交换(如预期)，换句话说，我们可以说分配给变量的 ids 已交换。这在Python中是如何发生的？

再举一个例子，

>>> i=0
>>> id(i)
140732857872624
>>> i+=1
>>> id(i)
140732857872656

当 i 增加 1 时，如何在后台创建具有相同名称的新变量(我称其为新变量，因为身份正在更改)？

我还添加了一个示例来进一步扩展我的问题!

操作1:

>>> i,j=0,0
>>> id(i)
140732857872624
>>> id(j)
140732857872624
>>> i,j = i+1,i+1
>>> i
1
>>> j
1
>>> id(i)
140732857872656
>>> id(j)
140732857872656

操作2:

>>> i,j=0,0
>>> i=i+1
>>> j=i+1
>>> i
1
>>> j
2
>>> id(i)
140732857872656
>>> id(j)
140732857872688

当然操作1和操作2是不同的。这两个操作如何在低级别发生。

一旦已经分配的指针不再使用，它​​将如何重用？如果内存地址不能在给定程序中重用，并且必须为每个新操作(在同一程序中)给出新的内存地址，那么它是使用高深度的递归时内存溢出的原因是什么？

我希望我已经清楚地表达了我的问题。

如果我的理解有错误的地方，请指正。来自机械工程背景，虽然我已经编程很长一段时间了，但这件事对我来说真的很困惑。

问候

Answer 1

要理解正在发生的事情，一个简单的心理模型是

1. 每个Python变量都是一个指针。
   即使在Python内部的i=1之后，i也是一个指向包含值1的对象的指针。即使整数也是普通对象(这在其他语言中并不常见)通常变量最终会直接包含小整数的值)。

2. 出于效率原因，某些不可变对象(immutable对象)会被缓存和共享。
   小整数会被缓存，因此在 Python 程序中，如果所有值为 0 的变量都将是指向同一对象的指针。 在第二种情况下，您观察到不同的 id，因为值不同(i 将指向 1，j 将指向 2 ).
   请注意，共享仅针对不可变对象进行，因为除非使用id，否则无法在代码中观察到共享。在 Python 中，这是针对小数字和一些小字符串(最终被“保留”的字符串)完成的。