Python列表物件實現原理詳解

python中的列表基於pylistobject實現，列表支援元素的插入、刪除、更新操作，因此pylistobject是乙個變長物件（列表的長度隨著元素的增加和刪除而變長和變短），同時它還是乙個可變物件（列表中的元素根據列表的操作而發生變化，記憶體大小動態的變化），pylistobject的定義：

typedef struct pylistobject;

咋一看pylistobject物件的定義非常簡單，除了通用物件都有的引用計數（ob_refcnt）、型別資訊（ob_type），以及變長物件的長度（ob_size）之外，剩下的只有ob_item，和allocated，ob_item是真正存放列表元素容器的指標，專門有一塊記憶體用來儲存列表元素，這塊記憶體的大小就是allocated所能容納的空間。alloocated是列表所能容納的元素大小，而且滿足條件：

列表物件的建立

pylistob物件的是通過函式pylist_new建立而成，接收引數size，該引數用於指定列表物件所能容納的最大元素個數。

// 列表緩衝池, pylist_maxfreelist為80

static pylistobject *free_list[pylist_maxfreelist];

//緩衝池當前大小

static int numfree = 0;

pyobject *pylist_new(py_ssize_t size)

/* check for overflow without an actual overflow,

* which can cause compiler to optimise out */

if ((size_t)size > py_size_max / sizeof(pyobject *))

return pyerr_nomemory();

nbytes = size * sizeof(pyobject *);

if (numfree) else

if (size <= 0)

op->ob_item = null;

else

memset(op->ob_item, 0, nbytes);

}# 設定ob_size

py_size(op) = size;

op->allocated = size;

_pyobject_gc_track(op);

return (pyobject *) op;

}建立過程大致是：

pylistobject物件的緩衝池

free_list是pylistobject物件的緩衝池，其大小為80，那麼pylistobject物件是什麼時候加入到緩衝池free_list的呢？答案在list_dealloc方法中：

static void

list_dealloc(pylistobject *op)

pymem_free(op->ob_item);

}if (numfree < pylist_maxfreelist && pylist_checkexact(op))

free_list[numfree++] = op;

else

py_type(op)->tp_free((pyobject *)op);

py_trashcan_safe_end(op)

}當pylistobject物件被銷毀的時候，首先將列表中所有程式設計客棧元素的引用計數減一，然後釋放ob_item占用的記憶體，只要緩衝池空間還沒滿，那麼就把該pylistobject加入到緩衝池中（此時pylistobject占用的記憶體並不會正真正**給系統，下次建立pylistobject優先從緩衝池中獲取pylistobject），否則釋放pylistobject物件的記憶體空間。

列表元素插入

設定列表某個位置的值時，如「list[1]=0」，列表的記憶體結構並不會發生變化，而往列表中插入元素時會改變列表的記憶體結構：

static int

ins1(pylistobject *self, py_ssize_t where, pyobject *v)

if (n == py_ssize_t_max)

if (list_resize(self, n+1) == -1)

return -1;

if (where < 0)

if (where > n)

where = n;

items = self->ob_item;

for (i = n; --i >= where; )

items[i+1] = items[i];

py_incref(v);

items[where] = v;

return 0;

}相比設定某個列表位置的值來說，插入操作要多一次pylistobject容量大小的調整，邏輯是list_resize，其次是挪動where之後的元素位置。

// newsize：列表新的長度

static int

list_resize(pylistobject *self, py_ssize_t newsize)

new_allocated = (newsize >> 3) + (newsize < 9 ? 3 : 6);

/* check for integer overflow */

if (new_allocated > py_size_max - newsize) else

if (newsize == 0)

new_allocated = 0;

items = self->ob_item;

if (new_allocated <= (py_size_max / sizeof(pyobject *)))

pymem_resize(items, pyobject *, new_allocated);

else

items = null;

if (items == null)

self->ob_item = items;

py_size(self) = newsize;

self->allocated = new_allocated;

return 0;

}滿足 allocated >= newsize && newsize >= (allocated /2)時，簡單改變list的元素長度，pylistobject物件不會重新分配記憶體空間，否則重新分配記憶體空間，如果newsizeallocatfmjvqzided，就會擴大記憶體空間。當newsize==0時記憶體空間將縮減為0。

總結本文標題: python列表物件實現原理詳解

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Python列表物件實現原理詳解

python列表刪除和多重迴圈退出原理詳解

Python字典物件實現原理

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