Python元组底层剖析（缓存机制）及面试题

内容导读

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内容图文

再Python中创建一个元组时，本质上就是创建一个结构体对象。

元组的核心结构体简化后如下：

typedef struct{
    struct _object *_ob_next;
    struct _object *_ob_prev; //双向环状链表中上一个和下一个，python内部将对象

    Py_ssize_t ob_refcnt;    //引用计数器，即：有多少变量使用了这个列表对象放到链表中便于进行内存管理
    Py_ssize_t ob_size;      //元素个数
    pyObject  *ob_item[1];  //存储元组中的元素 [指针,]
}PyTupleObject;

 

 

 *ob_item[1]是只有一个元素的指针数组，怎么存储元素中的多个元素呢？

 

 

 

 

 

 1.创建元组

v1 = tuple()
v2 = tuple(['amy','alex','david'])

 

 

 1.1 空元组

内部源码的执行过程如下：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1.2 非空元组

 

1.2.1 元组转换为元组

　　因为元组创建开辟内存的过程中，会检查元组中元素，如果元素本身就是元组，就会直接返回元素的内存地址。

1.2.2 列表转换为元组

　　如果元组里面是列表，会检查元组中元素，如果元素本身就是元组，就会直接返回元素的内存地址。

1.2.3 迭代器转换为元组（或可迭代对象）

　　如果元组里面是迭代器，会先猜想它的元素个数，然后根据猜想个数创建元组的结构体对象（开辟内存），再将迭代器的每个元素放到元组中（放的过程中，会进行判断猜想数字是否正确，如果猜小了会扩容（原长度*0.25+2.5），猜大会进行缩容。）。

 

2.切片取值

　（1）执行过程：元组切片只拷贝元组结构体，不拷贝数据。切片过程是根据切片的元素个数，创建元组（开辟内存），然后再将原来元组中的元素指针（地址）复制给元组。

3.销毁&缓存（只缓存元素个数20个以内的）

v1 = ('amy','david','bob')
v2 = (11,22,3,44)

del v1  //引用计数器减一置为0
del v2

元组的删除并非真正删除，会缓存起来（存在对应的free_list里），如果下一次出现相同数量元组，会进行利用。

三个元素存3，四个元素存4，根据元素个数存到对应free_list，并且num_free变为1

销毁两个相同元素个数的元组时，根据后来居上原则，将后来的元组地址缓存到对应的free_list中，而先来的元组地址存到后来元组的ob_item的第一个位置中。并且num_free变为2.

如果此时创建新的相同元素元组时，会将（11，22，33）拿走，并且num_free变为1。

 

 

 

 

3.1 空元组

 

3.2 非空元组

（1）为什么元组内存地址一样？

（2）为什么元组转换为元组内存地址一样？

　　因为元组创建开辟内存的过程中，会检查元组中元素，如果元素本身就是元组，就会直接返回元素的内存地址。

（3）为什么列表转换为元组，元素的内存地址是一样的？

 　　如果元素本身是列表，会循环列表中每一个元素，将列表中的元素的指针（地址）赋值给元组

（4）迭代器转换为元组（或可迭代对象）

　　如果是迭代器或者可迭代对象，则先猜想它长度，一般是10，如果长度不够则扩容（原长度*0.25+2.5），长度超了则缩容。然后再去创建元组结构体对象，再将迭代器中的每个元素放到元组中，

内部有缓存则优先去缓存中获取对应个数的free_list。

（5）为什么销毁元组后，再创建元组内存地址有时相同，有时不相同？

　　因为销毁的元组个数可能相同，排在前一个元组的和创建的元组个数相同，但并不是之前销毁的，故地址不同，相反则相同。

（6）元组删除缓存范围？

　　0-2000

（7）元组缓存限制有哪些？

　　元素个数20以内、缓存个数2000以内

（8）元组创建流程是什么？

　　对于空元组，其一创建就缓存到free_list[0]中。（故空元组地址都是一样的）

　　对于非空元组，如果本身就是元组，则直接返回原来元组内存地址；（元组转元组）

　　如果是列表，不拷贝数据本身，而是将列表中的元素地址放到元组对应的ob_item中；（列表转元组）

　　如果是迭代器或者可迭代对象，则先猜想它长度，一般是10，如果长度不够则扩容（原长度*0.25+2.5），长度超了则缩容。然后再去创建元组结构体对象，再将迭代器中的每个元素放到元组中，

内部有缓存则优先去缓存中获取对应个数的free_list。（迭代器转为元组）

（9）创建两个元组并进行销毁，随后再创建两个元组，第一个元组跟第二个销毁元组内存地址一样，第二个元组地址为什么和第一个元组地址不一样？

 

　　因为创建的第一个元组拿到第二个销毁元组地址后，pyhon内部会销毁元组，然后排到了第一个销毁元组前面，所以第二个创建的元组地址虽然也从free_list中获取内存地址，

但并不是原第一个销毁元组地址。

 

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的Python元组底层剖析（缓存机制）及面试题全部内容，希望文章能够帮你解决Python元组底层剖析（缓存机制）及面试题所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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