01-基础类型与内存模型

基础类型与内存模型

可变 vs 不可变类型

不可变 (Immutable)	可变 (Mutable)
int, float, bool	list
str	dict
tuple	set
frozenset	bytearray
bytes	自定义类（默认）

为什么 str 不可变？

• 可以安全地作为 dict 的 key（hash 值不变）
• 线程安全
• Python 会对短字符串做**字符串驻留（interning）**优化

a = "hello"
b = "hello"
print(a is b)  # True（驻留优化，同一对象）
 
a = [1, 2, 3]
b = a
b.append(4)
print(a)  # [1, 2, 3, 4]  -- 同一引用！

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内存管理

引用计数（Reference Counting）

每个对象维护一个引用计数器，当计数归零时立即回收。

import sys
a = []
print(sys.getrefcount(a))  # 2（a 本身 + getrefcount 参数）
b = a
print(sys.getrefcount(a))  # 3
del b
print(sys.getrefcount(a))  # 2

缺点：无法处理循环引用

a = []
b = []
a.append(b)
b.append(a)
del a, b  # 引用计数不为 0，但对象无法访问 → 内存泄漏

分代垃圾回收（Generational GC）

Python 用分代 GC 解决循环引用问题：

• 三代：第 0 代（新对象）、第 1 代、第 2 代
• 新对象在第 0 代，存活越久晋升到越高代
• 高代 GC 触发频率更低（长期存活对象很少成为垃圾）
• gc 模块可手动控制

import gc
gc.collect()           # 手动触发 GC
gc.disable()           # 关闭 GC（性能敏感场景）
gc.get_threshold()     # (700, 10, 10) 默认触发阈值

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深拷贝 vs 浅拷贝

import copy
 
original = [[1, 2], [3, 4]]
 
# 浅拷贝：复制容器，但元素仍是引用
shallow = copy.copy(original)
shallow[0].append(99)
print(original)  # [[1, 2, 99], [3, 4]] ← 被影响了！
 
# 深拷贝：递归复制所有对象
deep = copy.deepcopy(original)
deep[0].append(99)
print(original)  # [[1, 2, 99], [3, 4]] ← 不受影响

浅拷贝的几种方式：

lst = [1, 2, 3]
lst2 = lst[:]          # 切片
lst3 = list(lst)       # list()
lst4 = lst.copy()      # .copy()
import copy
lst5 = copy.copy(lst)  # copy.copy()

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赋值、is、== 的区别

• =：绑定变量名到对象（不是复制）
• is：判断同一对象（id 相同）
• ==：判断值相等（调用 __eq__）

a = [1, 2, 3]
b = [1, 2, 3]
print(a == b)   # True（值相等）
print(a is b)   # False（不同对象）
 
# 小整数缓存（-5 ~ 256）
x = 256
y = 256
print(x is y)   # True（CPython 缓存优化）
 
x = 257
y = 257
print(x is y)   # False（超出缓存范围）

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常见面试题

Q: a = b = [] 和 a, b = [], [] 的区别？

a = b = []      # a 和 b 指向同一个列表！
a.append(1)
print(b)        # [1]
 
a, b = [], []   # a 和 b 是两个不同的空列表
a.append(1)
print(b)        # []

Q: 为什么不要用可变对象作默认参数？

# 错误写法：默认参数在函数定义时只创建一次！
def append_to(element, to=[]):
    to.append(element)
    return to
 
print(append_to(1))  # [1]
print(append_to(2))  # [1, 2] ← 不是 [2]！
 
# 正确写法
def append_to(element, to=None):
    if to is None:
        to = []
    to.append(element)
    return to