python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）

小君 2023-08-26 05:29:59 217

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）• 人工智能开发环境搭建系列• 快速入门Python数据科学系列• 面向人群：零基础编程爱好者• 专栏计划：接下来会逐步发布跨入人工智能的系列博文，敬请期待• Python零基础快速入门系列

这是机器未来的第8篇文章

写在前面：

• 博客简介：专注AIoT领域，追逐未来时代的脉搏，记录路途中的技术成长！

• 专栏简介：本专栏的核心就是：快！快！快！2周快速拿下Python，具备项目开发能力，为机器学习和深度学习做准备。

• 面向人群：零基础编程爱好者

• 专栏计划：接下来会逐步发布跨入人工智能的系列博文，敬请期待

• Python零基础快速入门系列

• 快速入门Python数据科学系列

• 人工智能开发环境搭建系列

• 机器学习系列

• 物体检测快速入门系列

• 自动驾驶物体检测系列

• ......

@toc

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(1)

1. 变量的存储机制

Python中的一切都是对象，变量是对象的引用！对象存于堆中，变量存于栈中。

1.1 什么是堆、栈？

堆栈都存在于内存中，在运行时分配的内存空间。对象存于堆中，变量存于栈中，堆区存变量值栈区存变量名。栈区存放变量名和其变量值的内存地址通过这个内存地址变量名可以找到变量值。

1.2 直接引用和间接引用1.2.1 直接引用：变量名直接关联变量值

直接引用常见于整数类型和字符串类型，修改它们的值，其实已经指向了其它的对象。直接引用的数据类型也被称为不可变数据类型 *不可变数据类型在内存中存储的值仅存储一份后续定义的变量如果值相等都指向用一个对象即 x1 is x2 and x1 == x2为True*.

变量名(变量值的地址)存于内存栈区，变量值存于堆区变量名直接关联变量值。

x=10 y=20 print(hex(id(x)) hex(id(y)))

0x7ff97c90f020 0x7ff97c90f160 # 从输出中可知，x，y指向两个不一样的对象

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(2)

当执行x = y 时，你会发现x已经指向了一个新的对象，和原来的对象链路已经断开了。

x=10 y=20 print(hex(id(x)) hex(id(y))) x=y print(hex(id(x)) hex(id(y)))

0x7ff97c90f020 0x7ff97c90f160 0x7ff97c90f160 0x7ff97c90f160 # 从输出中可知，x y已经指向了同一个对象

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(3)

注意：字符串的内容是不可以更改的，修改会直接报错！！！

name="David" name[2]='a'

TypeError Traceback (most recent call last) C:\Users\ZHOUSH~1\AppData\Local\Temp/ipykernel_9084/4053774855.py in <module> 1 name = "David"

2 name[2] = 'a'

TypeError: 'str' object does not support item assignment

1.2.2 间接引用：变量名通过列表对象间接访问变量值

间接引用出现在容器类型里，如列表、元组、字典等。

定义列表变量l，其存储结构如图：变量l存储于栈区，变量l通过存储在堆区中列表对象内存地址访问列表对象，然后列表对象再通过其列表中存储的元素地址访问具体的变量值'a' 和 'b'。

l=['a' 'b']

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(4)

如果修改变量l[1]的值，例如l[1] = 'c'，则列表的存储地址不会发生变化，但是列表对象第0个元素的地址会发生变化，其为字符'c'的内存地址，并指向字符对象'c' 但是整个过程变量l的地址不会发生变化.

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(5)

特别注意:间接引用变量既是值相等这两个变量也不一定是同一个变量;而对于不可变数据类型只要值相等那么这两个变量一定是同一个变量.

x1=[1 2 3 4 5 3 6 7] x2=[1 2 3 4 5 3 6 7] x1isx2 print(hex(id(x1)) hex(id(x2)))

0x2913b25ab08 0x2913cdf35c8

2. 浅拷贝与深拷贝

• 直接赋值：其实就是对象的引用（别名）。
• 浅拷贝(copy)：拷贝父对象，不会拷贝对象的内部的子对象。
• 深拷贝(deepcopy)：copy 模块的 deepcopy 方法，完全拷贝了父对象及其子对象。

2.1 直接赋值

其实就是对象的引用（别名）

l1=[1 'abc' [2 3]] l2=l1 print(id(l1) id(l2))

2822815412936 2822815412936

l2直接指向l1引用的对象 l1和l2的内存地址是一样的存储结构如图.

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(6)

2.2 浅拷贝

拷贝父对象，不会拷贝对象的内部的子对象。

importcopy l1=[1 'abc' [2 3]] l2=copy.copy(l1) print(id(l1) id(l2)) print('l1:' id(l1[0]) id(l1[1]) id(l1[2])) print('l2:' id(l2[0]) id(l2[1]) id(l2[2]))

2822786373512 2822786371656 # l1和l2的内存地址不一样是两个不一样的变量 l1: 140709513457408 2822710032120 2822785142088 l2: 140709513457408 2822710032120 2822785142088 # l1和l2的元素的内存地址是一样的包括元素中的列表变量(是直接指向过去的) 验证了仅拷贝父对象的描述.

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(7)

2.3 深拷贝

copy 模块的 deepcopy 方法，完全拷贝了父对象及其子对象。

importcopy l1=[1 'abc' [2 3]] l2=copy.deepcopy(l1) print(id(l1) id(l2)) print('l1:' id(l1[0]) id(l1[1]) id(l1[2]) id(l1[2][0]) id(l1[2][1])) print('l2:' id(l2[0]) id(l2[1]) id(l2[2]) id(l2[2][0]) id(l2[2][1]))

2822786372360 2822815414472 # l1和l2的内存地址不一样是不同的变量 l1: 140709513457408 2822710032120 2822786363528 140709513457440 140709513457472 l2: 140709513457408 2822710032120 2822786366024 140709513457440 140709513457472

l2对l1进行了深拷贝直至数据类型为不可变类型为止.

从输出中可以看到:

• l1和l2的内存地址不一样了是不同的变量;
• l1和l2的前2个成员变量的内存是一样的因为它们直接引用的不可变数据类型;
• 第3个成员变量为一个列表深拷贝时创建了一个新的列表变量从输出可知l1[2]的内存地址为2822786363528 l2[2]的内存地址为2822786366024.
• 但l1[2]和l[3]列表中的元素的内存地址又变为一样的了因为它们都是不可变数据类型指向同一个对象(注:不可变数据类型仅在内存中存储一份).

python内存释放机制（一文读懂Python内存存储机制）(8)