最终总结 python中 list 到底是怎么实现的，内存里面是怎么存放的

2023-12-06 14:50:58

结论放前面：

list 就是个指针数组，指针数组里面对应存放了每个元素所在的地址

前几天做了好几个实验，探究了python lis t的一些东西，想看我怎么一步步得出了结论的可以看看下面的

这几篇都没解决我的终极问题。list 在内存里面是怎么存放的，原来只测试了整数以为是顺序挨个挨个存的（当时id是连着的），列表放的就是元素的值，每次运行比如说 1 的 id 都是一样的，运行无数次都不变，最后才搞清楚 python用了一个整数缓冲池缓存了指定范围的整数 （详见上面链接），后面经过一系列的改变值，列表里面有字符，有字符串，有列表，一顿操作之后发现，原来的的理解就是错的离谱。

没弄明白我睡不着啊，所以又耐着性子把 GitHub上的 list 实现的开源 c 代码看了一遍。这回的理解应该是没问题了。

a = [1,2,'a','dfg',[3,4]]
print(id(a))
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
    print(id(a[i]))

for i in a[4]:
    print(id(i))

输出

185607304
原始的各元素id：
8791494284320
8791494284352
34249056
42248432
185607176
8791494284384
8791494284416

我Visio 花的图应该还可以，基本能解释清楚了

我的得出的结论：在Python中，列表是一个动态的指针数组，id（list）返回的是这个指针数组所在的地址示例里面的 185607304，这个指针数组里面对应存放了每个元素所在的地址，原来的列表是顺序存储的这个结论也还是对的，数组就是顺序存储的嘛。也只有这个结论是通用正确的

GitHub上的 list 实现的开源 c 代码

打不开网址的我把代码拿过来了，删掉注释就剩下下面的

#ifndef Py_LISTOBJECT_H
#define Py_LISTOBJECT_H
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#ifndef Py_LIMITED_API
typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    PyObject **ob_item;
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;
#endif

PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyList_Type;
PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyListIter_Type;
PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyListRevIter_Type;
PyAPI_DATA(PyTypeObject) PySortWrapper_Type;

#define PyList_Check(op) \
    PyType_FastSubclass(Py_TYPE(op), Py_TPFLAGS_LIST_SUBCLASS)
#define PyList_CheckExact(op) (Py_TYPE(op) == &PyList_Type)

PyAPI_FUNC(PyObject *) PyList_New(Py_ssize_t size);
PyAPI_FUNC(Py_ssize_t) PyList_Size(PyObject *);
PyAPI_FUNC(PyObject *) PyList_GetItem(PyObject *, Py_ssize_t);
PyAPI_FUNC(int) PyList_SetItem(PyObject *, Py_ssize_t, PyObject *);
PyAPI_FUNC(int) PyList_Insert(PyObject *, Py_ssize_t, PyObject *);
PyAPI_FUNC(int) PyList_Append(PyObject *, PyObject *);
PyAPI_FUNC(PyObject *) PyList_GetSlice(PyObject *, Py_ssize_t, Py_ssize_t);
PyAPI_FUNC(int) PyList_SetSlice(PyObject *, Py_ssize_t, Py_ssize_t, PyObject *);
PyAPI_FUNC(int) PyList_Sort(PyObject *);
PyAPI_FUNC(int) PyList_Reverse(PyObject *);
PyAPI_FUNC(PyObject *) PyList_AsTuple(PyObject *);
#ifndef Py_LIMITED_API
PyAPI_FUNC(PyObject *) _PyList_Extend(PyListObject *, PyObject *);

PyAPI_FUNC(int) PyList_ClearFreeList(void);
PyAPI_FUNC(void) _PyList_DebugMallocStats(FILE *out);
#endif

#ifndef Py_LIMITED_API
#define PyList_GET_ITEM(op, i) (((PyListObject *)(op))->ob_item[i])
#define PyList_SET_ITEM(op, i, v) (((PyListObject *)(op))->ob_item[i] = (v))
#define PyList_GET_SIZE(op)    (assert(PyList_Check(op)),Py_SIZE(op))
#define _PyList_ITEMS(op)      (((PyListObject *)(op))->ob_item)
#endif

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /* !Py_LISTOBJECT_H */

然后真正定义 list 的就这么点

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    PyObject **ob_item;
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;

ob_item是指向列表对象的指针数组；

allocated是申请内存的槽的个数。用于对指针数组扩内存这儿的探究见一、通过getsizeof()计算列表的增长模式

那我已经懂了，修改 list 元素就只是改变指针数组的对应位置值，

比如，假设字符串45ijk存在内存 42117360 开始的一段内存里面，我现在执行 a[1] = "45ijk" ，就是做下面操作

----------------------2020.9.15更新------------------------------------

上面提到 list 的源码如下

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    PyObject **ob_item;
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;

但是今天我再看的时候发现 PyObject_VAR_HEAD 是个啥呢？问题儿童上线，从代码来看PyObject_HEAD是一个宏，这个应该熟悉 c 的人都能看出来（没分号结尾又是正确的，那肯定是个宏）。看了下源码，宏中定义的两个属性分别是：

int ob_refcnt;        
struct _typeobject *ob_type;

这两个属性是所有Python对象固有的：

ob_refcnt：对象的引用计数，与Python的内存管理机制有关，它实现了基于引用计数的垃圾收集机制
ob_type：用于描述Python对象的类型信息。

----------------------2020.9.15更新------------------------------------

码农公寓

list 就是个指针数组，指针数组里面对应存放了每个元素所在的地址

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