詳解python的變量緩存機制

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變量的緩存機制

變量的緩存機制（以下內容僅對python3.6.x版本負責）

機制

隻要有兩個值相同，就隻開辟一個空間

為什麼要有這樣的機制

在計算機的硬件當中，內存是最重要的配置之一，直接關系到程序的運行速度和流暢度。在過去計算機內存資源昂貴而小的年代中，程序的內存管理成為編程中的重要技術之一。python沒有C/C++中的指針那樣的定義可以編程者自主的控制內存的分配，而是有一套自動的內存地址分配和緩存機制。在這個機制當中，可以把一些相同值的變量在內存中指向同一塊區域，而不再重新開辟一個空間，這樣就達到瞭節省內存的目的。


python中使用id()函數查看數據的內存地址

number部分

整型

對於整型而言，-5~~正無窮的范圍內的相同值的id地址一致

# 在後續的版本中所有的數的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))

浮點型

對於浮點型而言，非負數范圍內的相同值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))

佈爾值

對於佈爾值而言，值相同測情況下，id一致

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

復數

復數在（實數+虛數）這樣的結構當中永不相同，隻有單個虛數相同才會一致

# 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

字符串在相同的情況下，地址相同

# 相同
print(id('hello '), id("hello "))

# 不同
print(id('msr'), id('wxd'))

字符串配合使*號使用有特殊的情況：

乘數為1：隻要數據相同，地址就是相同的

# 等於1，和正常的情況下是一樣的，隻要值相同地址就是一樣的
a = 'hello ' * 1
b = 'hello ' * 1
print(a is b)
a = '祖國' * 1
b = '祖國' * 1
print(a is b)

乘數大於1：隻有僅包含數字、字母、下劃線時地址是相同的，而且字符串的長度不能大於20

# 純數字字母下劃線，且長度不大於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)
'''
結果：
_70th_70th_70th 1734096389168 15
_70th_70th_70th 1734096389168 15
_70th_70th_70th 1734096389168 15
True
'''
# 純數字字母下劃線，長度大於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)
'''
結果：
motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354864 45
motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354960 45
motherland_70thmotherland_70thmotherland_70th 2281801354768 45
False
'''
# 有其它字符，且長度不大於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)
'''
結果：
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
'''

字符串指定駐留

使用sys模塊中的intern函數，讓變量指向同一個地址，隻要字符串的值是相同的，無論字符的類型、長度、變量的數量，都指向同一個內存地址。

語法：intern(string)

from sys import intern

a = intern('祖國70華誕： my 70th birthday of the motherland' * 1000)
b = intern('祖國70華誕： my 70th birthday of the motherland' * 1000)
c = intern('祖國70華誕： my 70th birthday of the motherland' * 1000)
d = intern('祖國70華誕： my 70th birthday of the motherland' * 1000)
e = intern('祖國70華誕： my 70th birthday of the motherland' * 1000)

print(a is b is c is d is e)

元組

元組隻有為空的情況下，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

任何情況下，地址都不會相同

# 列表、非空元組、集合、字典 無論在聲明情況下，id表示都不會相同

# 不同
print(id([]), id([]))
print(id(set()), id(set()))
print(id({}), id({}))

總結

# -->Number 部分
1.對於整型而言，-5~正無窮范圍內的相同值 id一致
2.對於浮點數而言，非負數范圍內的相同值 id一致
3.佈爾值而言,值相同情況下，id一致
4.復數在 實數+虛數 這樣的結構中永不相同(隻有虛數的情況例外,隻有虛數的虛數相同才會id一致)

# -->容器類型部分
5.字符串 和 空元組 相同的情況下，地址相同
6.列表，元組，字典，集合無論什麼情況 id標識都不同 [空元組例外]

小數據池

以下內容僅對python3.6.8負責

數據在同一個文件（模塊）當中，變量存儲的的緩存機制就是上述的那樣。

但是如果是在不同文件（模塊）當中的數據，部分數據就會駐留在小數據池當中。

什麼是小數據池

不同的python文件（模塊）中的相同數據的本應該是不在同一個內存地址當中的， 而是應該全新的開辟一個新空間，但是這樣就造成瞭內存的空間壓力，所以python定義瞭小數據池的概念，默認允許小部分數據即使在不同的文件當中，隻要數據相同就可以使用同一個內存空間，節省內存。

小數據池支持什麼類型

小數據池隻針對：int、bool、None關鍵字 ，這些數據類型有效。

int

對於int而言，python在內存中創建瞭-5 ~ 256 范圍的整數，提前駐留在瞭內存的一塊區域，如果是不同文件（模塊）的兩個變量，聲明同一個值，在-5~256這個范圍裡，那麼id一致，兩個變量的值都同時指向一個值的地址，節省空間。

# 現在我們打開兩個終端，進入python環境中，然後執行下面的指令，你會發現，隻有-5 ~ 256范圍內的整型的id值相同，而不是之前說過的是-5 ~ 正無窮的范圍，這是因為，兩個終端環境就相當於兩個python文件或者是模塊。

print(id(1000))
print(id(500))
print(id(257))
print(id(256))
print(id(-5))
print(id(-6))

其它

佈爾、None這些類型都是有效的

# 開啟兩個終端測試吧
print(id(True))
print(id(False))
print(id(None))

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