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【Python】python的变量缓存机制

python的变量缓存机制

小小垂髫发布于 6 分钟前

变量的缓存机制

机制

只要有两个值相同,就只开辟一个空间

为什么要有这样的机制

在计算机的硬件当中,内存是最重要的配置之一,直接关系到程序的运行速度和流畅度。在过去计算机内存资源昂贵而小的年代中,程序的内存管理成为编程中的重要技术之一。python没有C/C++中的指针那样的定义可以编程者自主的控制内存的分配,而是有一套自动的内存地址分配和缓存机制。在这个机制当中,可以把一些相同值的变量在内存中指向同一块区域,而不再重新开辟一个空间,这样就达到了节省内存的目的。

【Python】python的变量缓存机制
【Python】python的变量缓存机制

number部分

整型

对于整型而言,-5~~正无穷的范围内的相同值的id地址一致

# 在后续的版本中所有的数的id地址都一致
# 相同
print(id(9999999), id(9999999))
print(id(100), id(100))
print(id(-5), id(-5))
# 不同
print(id(-6), id(-6))
浮点型

对于浮点型而言,非负数范围内的相同值id一致

# 相同
print(id(9999999.0), id(9999999.0))
print(id(100.0), id(100.0))
# 不同
print(id(-5.0), id(-5.0))
print(id(-6.0), id(-6.0))
布尔值

对于布尔值而言,值相同测情况下,id一致

# 相同
print(id(True), id(True))
print(id(False), id(False))
复数

复数在(实数+虚数)这样的结构当中永不相同,只有单个虚数相同才会一致

# 相同
print(id(1j), id(1j))
print(id(0j), id(0j))
# 不同
print(id(1234j), id(3456j))
print(id(1+1j), id(1+1j))
print(id(2+0j), id(2+0j))

容器部分

字符串

字符串在相同的情况下,地址相同

# 相同
print(id('hello '), id("hello "))
# 不同
print(id('msr'), id('wxd'))

字符串配合使*号使用有特殊的情况:

  1. 乘数为1:只要数据相同,地址就是相同的

    # 等于1,和正常的情况下是一样的,只要值相同地址就是一样的
    a = 'hello ' * 1
    b = 'hello ' * 1
    print(a is b)
    a = '祖国' * 1
    b = '祖国' * 1
    print(a is b)
  2. 乘数大于1:只有仅包含数字、字母、下划线时地址是相同的,而且字符串的长度不能大于20

    # 纯数字字母下划线,且长度不大于20
    a = '_70th' * 3
    b = '_70th' * 3
    c = '_70th_70th_70th'
    print(a, id(a), len(a))
    print(b, id(b), len(b))
    print(c, id(c), len(c))
    print(a is b is c)
    '''
    结果:
    _70th_70th_70th 1734096389168 15
    _70th_70th_70th 1734096389168 15
    _70th_70th_70th 1734096389168 15
    True
    '''
    # 纯数字字母下划线,长度大于20
    a = 'motherland_70th' * 3
    b = 'motherland_70th' * 3
    c = 'motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th'
    print(a, id(a), len(a))
    print(b, id(b), len(b))
    print(c, id(c), len(c))
    print(a is b is c)
    '''
    结果:
    motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354864 45
    motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354960 45
    motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354768 45
    False
    '''
    # 有其它字符,且长度不大于20
    a = '你好' * 3
    b = '你好' * 3
    c = '你好你好你好'
    print(a, id(a), len(a))
    print(b, id(b), len(b))
    print(c, id(c), len(c))
    print(a is b is c)
    '''
    结果:
    你好你好你好 3115902573360 6
    你好你好你好 3115902573448 6
    你好你好你好 3115900671904 6
    False
    '''
字符串指定驻留

使用sys模块中的intern函数,让变量指向同一个地址,只要字符串的值是相同的,无论字符的类型、长度、变量的数量,都指向同一个内存地址。

from sys import intern
a = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
b = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
c = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
d = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
e = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
print(a is b is c is d is e)
元组

元组只有为空的情况下,地址相同

# 相同
print(id(()), id(tuple()))
# 不同
print(id((1, 2)), id((1, 2)))
列表、集合、字典

任何情况下,地址都不会相同

# 列表、非空元组、集合、字典 无论在声明情况下,id表示都不会相同
# 不同
print(id([]), id([]))
print(id(set()), id(set()))
print(id({}), id({}))

总结

# -->Number 部分
1.对于整型而言,-5~正无穷范围内的相同值 id一致
2.对于浮点数而言,非负数范围内的相同值 id一致
3.布尔值而言,值相同情况下,id一致
4.复数在 实数+虚数 这样的结构中永不相同(只有虚数的情况例外,只有虚数的虚数相同才会id一致)
# -->容器类型部分
5.字符串 和 空元组 相同的情况下,地址相同
6.列表,元组,字典,集合无论什么情况 id标识都不同 [空元组例外]

小数据池

以下内容仅对python3.6.8负责

数据在同一个文件(模块)当中,变量存储的的缓存机制就是上述的那样。

但是如果是在不同文件(模块)当中的数据,部分数据就会驻留在小数据池当中。

什么是小数据池

不同的python文件(模块)中的相同数据的本应该是不在同一个内存地址当中的, 而是应该全新的开辟一个新空间,但是这样就造成了内存的空间压力,所以python定义了小数据池的概念,默认允许小部分数据即使在不同的文件当中,只要数据相同就可以使用同一个内存空间,节省内存。

小数据池支持什么类型

小数据池只针对:int、bool、None关键字 ,这些数据类型有效。

int

对于int而言,python在内存中创建了-5 ~ 256 范围的整数,提前驻留在了内存的一块区域,如果是不同文件(模块)的两个变量,声明同一个值,在-5~256这个范围里,那么id一致,两个变量的值都同时指向一个值的地址,节省空间。

# 现在我们打开两个终端,进入python环境中,然后执行下面的指令,你会发现,只有-5 ~ 256范围内的整型的id值相同,而不是之前说过的是-5 ~ 正无穷的范围,这是因为,两个终端环境就相当于两个python文件或者是模块。
print(id(1000))
print(id(500))
print(id(257))
print(id(256))
print(id(-5))
print(id(-6))

【Python】python的变量缓存机制

其它

布尔、None这些类型都是有效的

# 开启两个终端测试吧
print(id(True))
print(id(False))
print(id(None))

【Python】python的变量缓存机制

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变量的缓存机制

机制

只要有两个值相同,就只开辟一个空间

为什么要有这样的机制

在计算机的硬件当中,内存是最重要的配置之一,直接关系到程序的运行速度和流畅度。在过去计算机内存资源昂贵而小的年代中,程序的内存管理成为编程中的重要技术之一。python没有C/C++中的指针那样的定义可以编程者自主的控制内存的分配,而是有一套自动的内存地址分配和缓存机制。在这个机制当中,可以把一些相同值的变量在内存中指向同一块区域,而不再重新开辟一个空间,这样就达到了节省内存的目的。

【Python】python的变量缓存机制
【Python】python的变量缓存机制

number部分

整型

对于整型而言,-5~~正无穷的范围内的相同值的id地址一致

# 在后续的版本中所有的数的id地址都一致
# 相同
print(id(9999999), id(9999999))
print(id(100), id(100))
print(id(-5), id(-5))
# 不同
print(id(-6), id(-6))
浮点型

对于浮点型而言,非负数范围内的相同值id一致

# 相同
print(id(9999999.0), id(9999999.0))
print(id(100.0), id(100.0))
# 不同
print(id(-5.0), id(-5.0))
print(id(-6.0), id(-6.0))
布尔值

对于布尔值而言,值相同测情况下,id一致

# 相同
print(id(True), id(True))
print(id(False), id(False))
复数

复数在(实数+虚数)这样的结构当中永不相同,只有单个虚数相同才会一致

# 相同
print(id(1j), id(1j))
print(id(0j), id(0j))
# 不同
print(id(1234j), id(3456j))
print(id(1+1j), id(1+1j))
print(id(2+0j), id(2+0j))

容器部分

字符串

字符串在相同的情况下,地址相同

# 相同
print(id('hello '), id("hello "))
# 不同
print(id('msr'), id('wxd'))

字符串配合使*号使用有特殊的情况:

  1. 乘数为1:只要数据相同,地址就是相同的

    # 等于1,和正常的情况下是一样的,只要值相同地址就是一样的
    a = 'hello ' * 1
    b = 'hello ' * 1
    print(a is b)
    a = '祖国' * 1
    b = '祖国' * 1
    print(a is b)
  2. 乘数大于1:只有仅包含数字、字母、下划线时地址是相同的,而且字符串的长度不能大于20

    # 纯数字字母下划线,且长度不大于20
    a = '_70th' * 3
    b = '_70th' * 3
    c = '_70th_70th_70th'
    print(a, id(a), len(a))
    print(b, id(b), len(b))
    print(c, id(c), len(c))
    print(a is b is c)
    '''
    结果:
    _70th_70th_70th 1734096389168 15
    _70th_70th_70th 1734096389168 15
    _70th_70th_70th 1734096389168 15
    True
    '''
    # 纯数字字母下划线,长度大于20
    a = 'motherland_70th' * 3
    b = 'motherland_70th' * 3
    c = 'motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th'
    print(a, id(a), len(a))
    print(b, id(b), len(b))
    print(c, id(c), len(c))
    print(a is b is c)
    '''
    结果:
    motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354864 45
    motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354960 45
    motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354768 45
    False
    '''
    # 有其它字符,且长度不大于20
    a = '你好' * 3
    b = '你好' * 3
    c = '你好你好你好'
    print(a, id(a), len(a))
    print(b, id(b), len(b))
    print(c, id(c), len(c))
    print(a is b is c)
    '''
    结果:
    你好你好你好 3115902573360 6
    你好你好你好 3115902573448 6
    你好你好你好 3115900671904 6
    False
    '''
字符串指定驻留

使用sys模块中的intern函数,让变量指向同一个地址,只要字符串的值是相同的,无论字符的类型、长度、变量的数量,都指向同一个内存地址。

from sys import intern
a = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
b = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
c = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
d = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
e = intern('祖国70华诞: my 70th birthday of the motherland' * 1000)
print(a is b is c is d is e)
元组

元组只有为空的情况下,地址相同

# 相同
print(id(()), id(tuple()))
# 不同
print(id((1, 2)), id((1, 2)))
列表、集合、字典

任何情况下,地址都不会相同

# 列表、非空元组、集合、字典 无论在声明情况下,id表示都不会相同
# 不同
print(id([]), id([]))
print(id(set()), id(set()))
print(id({}), id({}))

总结

# -->Number 部分
1.对于整型而言,-5~正无穷范围内的相同值 id一致
2.对于浮点数而言,非负数范围内的相同值 id一致
3.布尔值而言,值相同情况下,id一致
4.复数在 实数+虚数 这样的结构中永不相同(只有虚数的情况例外,只有虚数的虚数相同才会id一致)
# -->容器类型部分
5.字符串 和 空元组 相同的情况下,地址相同
6.列表,元组,字典,集合无论什么情况 id标识都不同 [空元组例外]

小数据池

以下内容仅对python3.6.8负责

数据在同一个文件(模块)当中,变量存储的的缓存机制就是上述的那样。

但是如果是在不同文件(模块)当中的数据,部分数据就会驻留在小数据池当中。

什么是小数据池

不同的python文件(模块)中的相同数据的本应该是不在同一个内存地址当中的, 而是应该全新的开辟一个新空间,但是这样就造成了内存的空间压力,所以python定义了小数据池的概念,默认允许小部分数据即使在不同的文件当中,只要数据相同就可以使用同一个内存空间,节省内存。

小数据池支持什么类型

小数据池只针对:int、bool、None关键字 ,这些数据类型有效。

int

对于int而言,python在内存中创建了-5 ~ 256 范围的整数,提前驻留在了内存的一块区域,如果是不同文件(模块)的两个变量,声明同一个值,在-5~256这个范围里,那么id一致,两个变量的值都同时指向一个值的地址,节省空间。

# 现在我们打开两个终端,进入python环境中,然后执行下面的指令,你会发现,只有-5 ~ 256范围内的整型的id值相同,而不是之前说过的是-5 ~ 正无穷的范围,这是因为,两个终端环境就相当于两个python文件或者是模块。
print(id(1000))
print(id(500))
print(id(257))
print(id(256))
print(id(-5))
print(id(-6))

【Python】python的变量缓存机制

其它

布尔、None这些类型都是有效的

# 开启两个终端测试吧
print(id(True))
print(id(False))
print(id(None))

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