python小数据池,代码块深入剖析

蔷薇辉石2019-02-10 13:49:49

根据官网的提示我们可知:

根据提示我们从官方文档找到了这样的说法:

A Python program is constructed from code blocks. A block is a piece of Python program text that is executed as a unit. The following are blocks: a module, a function body, and a class definition. Each command typed interactively is a block. A script file (a file given as standard input to the interpreter or specified as a command line argument to the interpreter) is a code block. A script command (a command specified on the interpreter command line with the ‘-c‘ option) is a code block. The string argument passed to the built-in functions eval() and exec() is a code block.

A code block is executed in an execution frame. A frame contains some administrative information (used for debugging) and determines where and how execution continues after the code block’s execution has completed.


上面的主要意思是:

python程序是由代码块构造的。块是一个python程序的文本,它是作为一个单元执行。

代码块: 一个模块,一个函数。一个类,一个文件等都是一个代码块。

而作为交互方式输入的每个命令都是一个代码块。

什么叫做交互方式? 就是我们在cmd中进入python解释器里面,每一行都是一个代码块。

如:

这两个都是代码块。

而对于一个文件中的两个函数,也分别是两个不同的代码块。


ok,那么我们现在了解了代码块,这个小数据池有什么关系呢?


在python中,id是什么? id是内存地址,比如你利用id() 内置函数去查询一个数据的内存地址:


那么 is 和 == 有是什么?

==比较的是两边的数值是否相等,而 is 是比较的两边的内存地址是否相等。如果内存地址相等,那么这两边其实是指向同一个内存地址。

我们在检查 a is b 的时候,其实相当于检查 id(a) == id(b)。而检查 a == b 的时候,实际是调用了对象 a 的 __eq()__ 方法,a == b 相当于 a.__eq__(b)。

可以说如果内存地址相同,那么值肯定相同,但是如果值相同,内存地址不一定相同。


小数据池

小数据池也称为小整数缓存机制,或者称为驻留机制等等。网上查到的名字其实都是一个意思,叫法也因人而异。


那么到底什么是小数据池呢? 它有什么作用呢?

大前提: 小数据池, 只针对,整数,字符串,bool值

官方对于整数,字符串的小数据池是这么说的:

对于整数,Python官方文档中这么说:

The current implementation keeps an array of integer objects for all integers between -5 and 256, when you create an int in that range you actually just get back a reference to the existing object. So it should be possible to change the value of 1. I suspect the behaviour of Python in this case is undefined.


对于字符串:

Incomputer science, string interning is a method of storing only onecopy of each distinct string value, which must be immutable. Interning strings makes some stringprocessing tasks more time- or space-efficient at the cost of requiring moretime when the string is created or interned. The distinct values are stored ina string intern pool. –引自维基百科


这个表达的意思是:

python自动将-5~256的整数进行了缓存,当你将这些整数赋值给变量时,并不会重新创建对象,而是使用已经创建好的缓存对象。

python会将一定规则的字符串在字符串驻留池中,创建一份,当你将这些字符串赋值给变量时,并不会重新创建对象, 而是使用在字符串驻留池中创建好的对象。

其实,无论是缓存还是字符串驻留池,都是python做的一个优化,就是将-5-256的整数,和一定规则的字符串,放在一个‘池’(容器,或者字典)中,无论程序中那些变量指向这些范围内的整数或者字符串,那么他直接在这个‘池’中引用,言外之意,就是内存中之创建一个。

优点:能够提高一些字符串,整数处理人物在时间和空间上的性能;需要值相同的字符串,整数的时候,直接从‘池’里拿来用,避免频繁的创建和销毁,提升效率,节约内存。

缺点:在‘池’中创建或插入字符串,整数时,会花费更多的时间。

int:那么大家都知道对于整数来说,小数据池的范围是-5~256 ,如果多个变量都是指向同一个(在这个范围内的)数字,他们在内存中指向的都是一个内存地址。

那么对于字符串的规定呢?

str:字符串要从下面这几个大方向讨论:


1,字符串的长度为0或者1,默认都采用了驻留机制(小数据池)

2,字符串的长度>1,且只含有大小写字母,数字,下划线时,才会默认驻留。

3,用乘法得到的字符串,分两种情况。

    乘数为1时:

仅含大小写字母,数字,下划线,默认驻留。

含其他字符,长度<=1,默认驻留。

含其他字符,长度>1,默认驻留。

    乘数>=2时:

仅含大小写字母,数字,下划线,总长度<=20,默认驻留。

4,指定驻留。

满足以上字符串的规则时,就符合小数据池的概念。

bool值就是True,False,无论你创建多少个变量指向True,False,那么他在内存中只存在一个。

看一下用了小数据池(驻留机制)的效率有多高:

显而易见,节省大量内存在字符串比较时,非驻留比较效率o(n),驻留时比较效率o(1)。

好了,现在我们知道了小数据池的概念,知道了代码块,那么还有什么问题呢?答案是肯定的!


代码块与小数据池的关系

同样一段代码, 为什么在交互方式中执行,和通过python代码的文件执行结果不同呢?

通过交互方式执行下面代码:

结果为什么不同呢? 难道是解释器出问题了? 还是pycharm软件出了问题?

都不是!

这是因为代码块内的缓存机制,和代码块与代码块之间的缓存机制不同!

    Python在执行同一个代码块的初始化对象的命令时,会检查是否其值是否已经存在,如果存在,会将其重用。换句话说:执行同一个代码块时,遇到初始化对象的命令时,他会将初始化的这个变量与值存储在一个字典中,在遇到新的变量时,会先在字典中查询记录,如果有同样的记录那么它会重复使用这个字典中的之前的这个值。所以在你给出的例子中,文件执行时(同一个代码块)会把i1、i2两个变量指向同一个对象。

    如果是不同的代码块,他就会看这个两个变量是否是满足小数据池的数据,如果是满足小数据池的数据则会指向同一个地址。所以:i1、i2赋值语句分别被当作两个代码块执行,但是他们不满足小数据池的数据所以会得到两个不同的对象,因而is判断返回False。


更多验证:

最后,在深入一点,对于同一个代码块的变量复用的问题,只能针对于数字,字符串,bool值,而对于其他数据类型是不成立的。

本文大量引用和参考链接如下:

https://zhidao.baidu.com/question/494120409773699052.html 

http://mini.eastday.com/bdmip/180405084648167.html







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