Python 变量是如何存储的（堆栈还是堆）

在Python中，变量的存储方式根据它们的类型和作用域的不同而不同，它们可以存储在堆栈或堆中，这两个主要的内存区域用于变量存储。作为一种高级编程语言，Python抽象了程序员的许多底层内存管理细节。然而，了解变量在Python中的存储方式对于编写高效和优化的代码仍然很重要。

在本文中，我们将看到变量在Python中是如何存储的（堆栈还是堆）。

堆栈

堆栈是用于存储局部变量和函数调用信息的内存区域。它按照后进先出（LIFO）的方式工作，最近添加的项最先被移除。

堆栈通常用于原始数据类型的变量，如数字、布尔值和字符。这些变量具有固定的内存大小，编译时已知。

让我们看一个示例来说明如何在堆栈上存储原始类型的变量-

示例1

def example_function():
   x = 5
   y = True
   z = 'Hello'
   # Some code...

example_function()

在上面的例子中，变量x、y和z是在名为example_function()的函数内部的局部变量。它们存储在堆栈中，当函数执行完成后，它们会自动从堆栈中移除。

让我们再看一个变量如何存储在堆栈中的例子：

示例2

def calculate_sum(a, b):
   result = a + b
   return result

x = 5
y = 3
sum_result = calculate_sum(x, y)

在上面的例子中，变量x和y是整数，它们是原始数据类型。它们直接存储在堆栈上。当调用calculate_sum()函数时，局部变量result也存储在堆栈上。一旦函数执行完成并获取返回值，局部变量将从堆栈中删除。

堆

堆是用于动态内存分配的内存区域。它是存储非原始类型的对象和数据结构的地方。堆上的对象具有更复杂的结构，并且大小可以变化。堆栈存储了对堆上对象的引用，而对象的实际数据存储在堆上。

每当我们创建非原始数据类型的变量（例如列表、自定义对象或字典），变量本身（引用）存储在堆栈上，而对象的数据存储在堆内存中。堆栈上的引用指向堆内存中实际存在的对象。

让我们来看一个例子，以说明变量如何存储在堆上 –

示例3

def example_function():
   my_list = [1, 2, 3]
   # Sample code…
example_function()

在以上示例中，变量my_list是对存储在堆上的实际列表对象的引用。引用存储在栈上。当调用create_list()函数时，为堆上的列表对象分配内存，并将对该内存位置的引用存储在栈上。函数外部的result_list变量也保存对堆上相同列表对象的引用。

值得注意的是，即使引用存储在栈上，实际的数据（在本例中是列表元素）存储在堆上。多个变量可以引用堆上的同一对象。

如果我们存储简单数据类型的原始数据类型在堆栈上，可能会更高效，因为它们具有固定大小和简单的数据结构。另一方面，将对象存储在堆内存中提供灵活性，并允许动态内存分配。

在Python中，内存管理和变量存储可能因语言的不同实现或版本而有所不同。变量存储方式的影响因素可能包括Python解释器是什么，底层操作系统以及采用的内存管理策略。

垃圾回收

Python中的垃圾回收是一个自动的内存管理过程。它识别并释放不再可达或被任何变量引用的对象占用的内存，确保高效的内存使用，并消除程序员手动释放内存的需求。

例如：如果有一个引用变量不指向内存中的任何对象，这意味着它没有在使用，然后就有一个虚拟机中的垃圾回收器自动从堆内存中删除该特定引用变量。

结论

总之，根据变量的类型或范围，Python变量存储方式不同。如果变量是原始数据类型，则该变量存储在堆栈上，为固定大小的变量提供了高效的内存分配。另一方面，如果变量是非原始数据类型，如对象或数据结构，则在堆栈上存储引用，并在堆内存中存储对象的数据。对堆和栈内存有一个简要的了解对于内存管理和设计高效的Python代码非常重要，从而充分利用堆栈和堆的优势。