Python何时为相同的字符串分配新内存?

den*_*nis 39 python memory memory-management

两个具有相同字符的Python字符串,a == b,可以共享内存,id(a)== id(b),或者可以在内存中两次,id(a)!= id(b).尝试

ab = "ab"
print id( ab ), id( "a"+"b" )
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

在这里,Python认识到新创建的"a"+"b"与已经在内存中的"ab"相同 - 不错.

现在考虑一个N长的州名列表["亚利桑那州","阿拉斯加州","阿拉斯加州","加利福尼亚州......"(在我的案例中为N~500000).
我看到50个不同的id()s⇒每个字符串"Arizona"......只存储一次,很好.
但是将列表写入磁盘并再次读回:"相同"列表现在有N个不同的id()s,内存更多,见下文.

怎么 - 任何人都可以解释Python字符串内存分配?

""" when does Python allocate new memory for identical strings ?
    ab = "ab"
    print id( ab ), id( "a"+"b" )  # same !
    list of N names from 50 states: 50 ids, mem ~ 4N + 50S, each string once
    but list > file > mem again: N ids, mem ~ N * (4 + S)
"""

from __future__ import division
from collections import defaultdict
from copy import copy
import cPickle
import random
import sys

states = dict(
AL = "Alabama",
AK = "Alaska",
AZ = "Arizona",
AR = "Arkansas",
CA = "California",
CO = "Colorado",
CT = "Connecticut",
DE = "Delaware",
FL = "Florida",
GA = "Georgia",
)

def nid(alist):
    """ nr distinct ids """
    return "%d ids  %d pickle len" % (
        len( set( map( id, alist ))),
        len( cPickle.dumps( alist, 0 )))  # rough est ?
# cf http://stackoverflow.com/questions/2117255/python-deep-getsizeof-list-with-contents

N = 10000
exec( "\n".join( sys.argv[1:] ))  # var=val ...
random.seed(1)

    # big list of random names of states --
names = []
for j in xrange(N):
    name = copy( random.choice( states.values() ))
    names.append(name)
print "%d strings in mem:  %s" % (N, nid(names) )  # 10 ids, even with copy()

    # list to a file, back again -- each string is allocated anew
joinsplit = "\n".join(names).split()  # same as > file > mem again
assert joinsplit == names
print "%d strings from a file:  %s" % (N, nid(joinsplit) )

# 10000 strings in mem:  10 ids  42149 pickle len  
# 10000 strings from a file:  10000 ids  188080 pickle len
# Python 2.6.4 mac ppc
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

添加25jan:
Python内存(或任何程序)中有两种字符串:

  • Ustrings,在一个独特字符串的Ucache中:这些节省内存,如果两者都在Ucache中,则快速== b
  • Ostrings,其他,可以存储任意次数.

intern(astring)在Ucache中放入astring(Alex +1); 除此之外我们对Python如何将Ostrings移动到Ucache一无所知 - "ab"之后"a"+"b"是如何进入的?("来自文件的字符串"毫无意义 - 没有办法知道.)
简而言之,Ucaches(可能有几个)仍然是模糊的.

一个历史脚注: SPITBOL 统一所有字符串ca. 1970年.

Ale*_*lli 40

Python语言的每个实现都可以自由地在分配不可变对象(例如字符串)时做出权衡 - 要么创建一个新的对象,要么找到一个现有的相等的对象并再使用一个对它的引用,就好了.观点看法.当然,在实践中,现实世界的实现需要合理的妥协:在定位这样的对象时,再一次提及合适的现有对象既便宜又容易,只要找到一个合适的现有对象(可能是可能不存在)看起来可能需要很长时间搜索.

因此,例如,在单个函数中多次出现相同的字符串文字(在我所知的所有实现中)都使用"对同一对象的新引用"策略,因为在构建该函数的常量池时,它非常快速且容易避免重复; 但是跨越不同的功能这样做可能是一项非常耗时的任务,因此现实世界的实施要么根本不做,要么只在一些启发式识别的情况下做一些人可以希望合理权衡的情况.编译时间(通过搜索相同的现有常量减慢)与内存消耗(如果继续生成新的常量副本,则增加).

我不知道Python的任何实现(或者其他具有常量字符串的语言,例如Java)在从文件读取数据时会花费很多时间来识别可能的重复项(通过多个引用重用单个对象) - - 它似乎并不是一个很有希望的权衡(在这里你需要支付运行时间,而不是编译时间,因此权衡更具吸引力).当然,如果您知道(由于应用程序级别的考虑因素)这些不可变对象很大并且很容易出现重复,您可以非常轻松地实现自己的"常量池"策略(实习生可以帮助您为字符串执行此操作,但是你不难推出自己的东西,例如,带有不可变项目的元组,巨大的长整数,

  • Lua总是只有一个特定字符串的实例.这是一个非常简洁的系统:字符串创建的一些开销(在实践中非常小)使字符串相等的所有比较成为O(1)指针比较. (2认同)

Jon*_*eet 17

我强烈怀疑Python在这里表现得像许多其他语言一样 - 在源代码中识别字符串常量并使用公用表,但在动态创建字符串时应用相同的规则.这是有道理的,因为源代码中只有一组有限的字符串(当然,Python允许你动态地评估代码),而你在程序过程中创建大量字符串的可能性更大. .

这个过程通常被称为实习 - 实际上,通过这个页面的外观,它也被称为Python实习.

  • 为了完整性:表达式""a"+"b"`静态地变成表达式""ab"`,然后发现它与另一个字符串相同.这一切都发生在编译时. (4认同)

tzo*_*zot 13

旁注:了解Python中对象的生命周期非常重要.请注意以下会话:

Python 2.6.4 (r264:75706, Dec 26 2009, 01:03:10) 
[GCC 4.3.4] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> a="a"
>>> b="b"
>>> print id(a+b), id(b+a)
134898720 134898720
>>> print (a+b) is (b+a)
False
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

您认为通过打印两个单独表达式的ID 并注意到"它们是相等的,两个表达式必须相等/等同/相同"是错误的.单行输出并不一定意味着它的所有内容都是在同一时刻创建和/或共存的.

如果您想知道两个对象是否是同一个对象,请直接询问Python(使用is运算符).

  • 关于这里发生了什么的一些解释:`print id(a + b),id(b + a)`line首先将"a"和"b"连接成新分配的字符串"ab",然后通过那个'id`,然后解除分配它,因为它不再需要了.然后以相同的方式分配"ba",并最终在内存中的相同位置分配(CPython有这样做的习惯).然后将"ba"传递给`id`,返回相同的结果.然而,对于下一行,"ab"和"ba"都保持在"is"运算符周围,因此它们必须分配在不同的位置. (10认同)