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在程序開(kāi)發(fā)中，我們每時(shí)每刻都在創(chuàng)建對(duì)象，那到底什么是對(duì)象呢？
其實(shí)一個(gè)對(duì)象就是一片被分配的內(nèi)存空間，空間可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。然后空間里面存儲(chǔ)了指定的數(shù)據(jù)，并提供了操作數(shù)據(jù)的一些功能方法。而按照是否可變和內(nèi)存大小是否固定，我們可以將對(duì)象進(jìn)行如下分類。
下面來(lái)詳細(xì)解釋一下。
不可變對(duì)象一旦創(chuàng)建，其內(nèi)存中存儲(chǔ)的值就不可以再修改了。如果想修改，只能創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，然后讓變量指向新的對(duì)象，所以前后的地址會(huì)發(fā)生改變。而可變對(duì)象在創(chuàng)建之后，其存儲(chǔ)的值可以動(dòng)態(tài)修改。
像整數(shù)就是一個(gè)不可變對(duì)象。
>>> a = 666>>> id(a)2230564873872>>> a += 1>>> id(a)2230564873808我們看到執(zhí)行 a += 1 操作之后，前后地址發(fā)生了變化，所以整數(shù)不支持本地修改，因此是一個(gè)不可變對(duì)象；
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原來(lái) a = 666，而我們說(shuō)操作一個(gè)變量等于操作這個(gè)變量指向的內(nèi)存，所以 a+=1 會(huì)將 a 指向的整數(shù)對(duì)象 666 和 1 進(jìn)行加法運(yùn)算，得到 667。因此會(huì)開(kāi)辟新的空間來(lái)存儲(chǔ) 667，然后讓 a 指向這片新的空間。至于原來(lái)的 666 所占的空間怎么辦，解釋器會(huì)看它的引用計(jì)數(shù)，如果不為 0 代表還有變量引用（指向）它，如果為 0 證明沒(méi)有變量引用了，所以會(huì)被回收。
關(guān)于引用計(jì)數(shù)，我們后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)，目前只需要知道當(dāng)一個(gè)對(duì)象被一個(gè)變量引用的時(shí)候，那么該對(duì)象的引用計(jì)數(shù)就會(huì)加 1。有幾個(gè)變量引用，那么它的引用計(jì)數(shù)就是幾。
除了整數(shù)之外，浮點(diǎn)數(shù)、字符串、布爾值等等，都是不可變對(duì)象，它們的值不能本地修改。
然后是可變對(duì)象，像列表、字典、集合等都是可變對(duì)象，它們支持動(dòng)態(tài)修改。
這里先多提一句，Python 的對(duì)象本質(zhì)上就是 C 中 malloc 函數(shù)為結(jié)構(gòu)體實(shí)例在堆區(qū)申請(qǐng)的一塊內(nèi)存。Python 的任何對(duì)象在 C 中都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體除了存放具體的值之外，還存放了一些額外的信息，這個(gè)我們?cè)诤罄m(xù)剖析內(nèi)置對(duì)象的時(shí)候會(huì)細(xì)說(shuō)。
在上一篇文章中我們說(shuō)到，列表、元組、集合這些容器的內(nèi)部存儲(chǔ)的不是具體的對(duì)象，而是對(duì)象的指針。比如：lst = [1, 2, 3]，你以為列表存儲(chǔ)的是三個(gè)整數(shù)對(duì)象嗎？其實(shí)不是的，它存儲(chǔ)的是三個(gè)整數(shù)對(duì)象的指針，當(dāng)我們使用 lst[0] 的時(shí)候，拿到的是一個(gè)指針，但是操作（比如 print）的時(shí)候會(huì)自動(dòng)操作指針指向的內(nèi)存。
因?yàn)?Python 底層是 C 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以列表的實(shí)現(xiàn)必然要借助 C 的數(shù)組。可 C 數(shù)組里面的元素的類型必須一致，但列表卻可以存放任意的元素，因此從這個(gè)角度上講，列表里面的元素就不可能是對(duì)象，因?yàn)椴煌膶?duì)象在底層對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體是不同的，所以元素只能是指針。
可能有人又好奇了，不同對(duì)象的指針也是不同的啊，是的，但 C 指針是可以轉(zhuǎn)化的。Python 底層將所有對(duì)象的指針，都轉(zhuǎn)成了 PyObject 類型的指針，這樣不就是同一種類型的指針了嗎？關(guān)于這個(gè) PyObject，它是我們后面要剖析的重中之重，貫穿了整個(gè)系列。不過(guò)目前只需要知道列表（還有其它容器）存儲(chǔ)的元素、以及 Python 的變量，它們都是一個(gè)泛型指針 PyObject *。
>>> lst = [1, 2, 3]>>> id(lst)2287192570048>>> lst.append(4)>>> lst[1, 2, 3, 4]>>> id(lst)2287192570048我們看到列表在添加元素的時(shí)候，前后地址并沒(méi)有改變。列表在 C 中是通過(guò) PyListObject 結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的，我們?cè)诮榻B列表的時(shí)候會(huì)細(xì)說(shuō)。這個(gè) PyListObject 內(nèi)部除了一些基本信息之外，還維護(hù)了一個(gè) PyObject 的二級(jí)指針，指向了 PyObject * 類型的數(shù)組的首元素。
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顯然圖中的指針數(shù)組用來(lái)存儲(chǔ)具體的對(duì)象的指針，每一個(gè)指針都指向了相應(yīng)的對(duì)象（這里是整數(shù)對(duì)象）。
然后我們還可以看到一個(gè)現(xiàn)象，那就是列表在底層是分開(kāi)存儲(chǔ)的，因?yàn)?PyListObject 結(jié)構(gòu)體實(shí)例并沒(méi)有存儲(chǔ)相應(yīng)的指針數(shù)組，而是存儲(chǔ)了一個(gè)二級(jí)指針。顯然添加、刪除、修改元素等操作，都是通過(guò)這個(gè)二級(jí)指針來(lái)間接操作指針數(shù)組。
因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)象一旦被創(chuàng)建（任何語(yǔ)言都是如此），那么它在內(nèi)存中的大小就不可以變了。所以這就意味著那些可以容納可變長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的可變對(duì)象，要在內(nèi)部維護(hù)一個(gè)指針，指針指向一片內(nèi)存區(qū)域，該區(qū)域存放具體的數(shù)據(jù)。如果空間不夠了，那就申請(qǐng)一片更大的內(nèi)存區(qū)域，然后將元素依次拷貝過(guò)去，再讓指針指向新的內(nèi)存區(qū)域。而列表的底層也是這么做的，其內(nèi)部并沒(méi)有直接存儲(chǔ)具體的指針數(shù)組，而是存儲(chǔ)了指向指針數(shù)組首元素的二級(jí)指針。
那么問(wèn)題來(lái)了，為什么要這么做？
其實(shí)很好理解，遵循這樣的規(guī)則可以使通過(guò)指針維護(hù)對(duì)象的工作變得非常簡(jiǎn)單。一旦允許對(duì)象的大小可在運(yùn)行期改變，那么我們就要考慮如下場(chǎng)景。
在內(nèi)存中有對(duì)象 A，并且其后面緊跟著對(duì)象 B。如果在運(yùn)行的某個(gè)時(shí)候，A 的大小增大了，這就意味著必須將 A 整個(gè)移動(dòng)到內(nèi)存中的其他位置，否則 A 增大的部分會(huì)覆蓋掉原本屬于 B 的數(shù)據(jù)。但要將 A 移動(dòng)到內(nèi)存的其他位置，那么所有指向 A 的指針就必須立即得到更新。可想而知這樣的工作是多么的繁瑣，因此通過(guò)在可變對(duì)象的內(nèi)部維護(hù)一個(gè)指針就變得簡(jiǎn)單多了。
所謂定長(zhǎng)和變長(zhǎng)，取決于對(duì)象所占的內(nèi)存大小是否固定，舉個(gè)例子。
>>> import sys>>> sys.getsizeof("")41>>> sys.getsizeof("hello")46>>> sys.getsizeof("hello world")52>>> sys.getsizeof(1.0)24>>> sys.getsizeof(3.14)24>>> sys.getsizeof((2 << 30) + 3.14)24我們看到字符串的長(zhǎng)度不同，所占的內(nèi)存也不同，像這種內(nèi)存大小不固定的對(duì)象，我們稱之為變長(zhǎng)對(duì)象；而浮點(diǎn)數(shù)所占的內(nèi)存都是一樣的，像這種內(nèi)存大小固定的對(duì)象，我們稱之為定長(zhǎng)對(duì)象。
至于 Python 如何計(jì)算對(duì)象所占的內(nèi)存，我們?cè)谄饰鼍唧w對(duì)象的時(shí)候會(huì)說(shuō)，因?yàn)檫@涉及到底層對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體。
所以變長(zhǎng)對(duì)象的特點(diǎn)是：同一個(gè)類型的實(shí)例對(duì)象，如果值不同，那么占用的內(nèi)存大小不同。像字符串、列表、元組、字典等，它們毫無(wú)疑問(wèn)都是變長(zhǎng)對(duì)象。值得一提的是，整數(shù)也是變長(zhǎng)對(duì)象，因?yàn)?Python 整數(shù)的值在底層是通過(guò)數(shù)組維護(hù)的，后續(xù)介紹整數(shù)實(shí)現(xiàn)的時(shí)候再聊。
而定長(zhǎng)對(duì)象的特點(diǎn)是：同一個(gè)類型的實(shí)例對(duì)象，不管值是多少，占用的內(nèi)存大小始終是固定的，比如浮點(diǎn)數(shù)。因?yàn)?Python 的浮點(diǎn)數(shù)的值在 C 中是通過(guò)一個(gè) double 來(lái)維護(hù)的。而 C 里面值的類型一旦確定，大小就不變了，所以 Python 浮點(diǎn)數(shù)的大小也是不變的。
但既然類型固定，大小固定，那么范圍肯定是有限的。所以當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)不斷增大，會(huì)犧牲精度來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。
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如果實(shí)在過(guò)大，則拋出 OverFlowError。
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當(dāng)然除了浮點(diǎn)數(shù)之外，布爾值、復(fù)數(shù)等也屬于定長(zhǎng)對(duì)象，它們占用的內(nèi)存大小是固定的。
以上我們就分析了對(duì)象的種類，對(duì)象可以被分為可變對(duì)象和不可變對(duì)象，以及變長(zhǎng)對(duì)象和定長(zhǎng)對(duì)象。
本文參考自：
本文鏈接：http://www.www897cc.com/showinfo-26-87986-0.htmlPython 對(duì)象有哪幾種，我們可以從哪些角度進(jìn)行分類呢？
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