Модель памяти Python

Особые случаи Java: несколько типов значений (включая целые числа), чтобы они сохранялись по значению (а не по ссылке на объект, как все остальное). Python не рассматривает такие типы как особый случай, поэтому при присвоении n множеству записей в списке (или другом обычном контейнере Python) не нужно делать копии.

Изменить: обратите внимание, что ссылки всегда относятся к объектам , а не к «переменным» - в Python (или Java) нет такой вещи, как «ссылка на переменную». Например:

>>> n = 23
>>> a = [n,n]
>>> print id(n), id(a[0]), id(a[1])
8402048 8402048 8402048
>>> n = 45
>>> print id(n), id(a[0]), id(a[1])
8401784 8402048 8402048

Из первого отпечатка видно, что обе записи в списке a относятся к одному и тому же объекту, к которому относится n , но когда n переназначен , it теперь относится к другому объекту, а обе записи в a по-прежнему относятся к предыдущему.

array.array (из Python стандартный библиотечный модуль array ) очень отличается от списка: он хранит компактные копии однородного типа, занимая столько битов на элемент, сколько необходимо для хранения копий значений этого типа. Все нормальные контейнеры хранят ссылки (внутренне реализованные в среде выполнения Python с кодом C как указатели на структуры PyObject: каждый указатель в 32-битной сборке занимает 4 байта, каждый PyObject не менее 16 или около того [включая указатель на тип, количество ссылок , реальная стоимость, и malloc округление вверх]), массивы - нет (поэтому они не могут быть разнородными, не могут содержать элементы, кроме нескольких базовых типов и т. д.).

Например, контейнер на 1000 элементов со всеми элементами будучи разными небольшими целыми числами (значения которых могут умещаться в 2 байта каждое), потребуется около 2000 байт данных в виде array.array ('h') , но около 20 000 в виде списка . Но если бы все элементы были одного и того же числа, массив все равно занимал бы 2000 байтов данных, список занимал бы только 20 или около того [[в каждом из этих случаев вам нужно добавить еще около 16 или 32 байта для объекта-контейнера собственно, в дополнение к памяти для данных]].

Однако, хотя в вопросе указано «массив» (даже в теге), я сомневаюсь, что его arr на самом деле является массивом - если он мы, он не мог сохранить (2 ** 32) * 2 (наибольшие значения int в массиве - 32 бита), и поведение памяти, указанное в вопросе, фактически не наблюдалось. Итак, вопрос, вероятно, на самом деле касается списка, а не массива.

Edit : комментарий @ooboo задает множество разумных уточняющих вопросов, и вместо того, чтобы пытаться раздавить подробное объяснение в комментарии I ' я перенес его сюда.

Это странно, в конце концов, как ссылка на целое число хранится? id (переменная) дает целое число, ссылка сама по себе является целым числом, не дешевле использовать целое число?

CPython хранит ссылки как указатели на PyObject (Jython и IronPython, написанные на Java и C #, используют неявные ссылки этих языков; PyPy, написанный на Python, имеет очень гибкую внутреннюю часть и может использовать множество различных стратегий)

id (v) дает (только на CPython) числовое значение указателя (просто как удобный способ однозначно идентифицировать объект). Список может быть неоднородным (некоторые элементы могут быть целыми числами, другие - объектами разных типов), поэтому хранить одни элементы в качестве указателей на PyObject и другие по-разному - просто неразумно (каждый объект также нуждается в указании типа, а в CPython - счетчик ссылок, по крайней мере) - array.array однороден и ограничен, поэтому он действительно может (и хранит) хранить копию элементов ' вместо этого назначено 2 ** 64 каждому слоту присвоения n, когда n имеет ссылка на 2 ** 64 ? Что происходит, когда когда мы говорим о популярной реализации с кодом C (за исключением таких контекстов, как этот, где первостепенное значение имеет проведение различия между языком и реализацией ;-). Тем не менее, различие весьма важно, и его стоит время от времени повторять.