python | 引用计数器

python 的内存管理机制是引用计数器为主，标记清除和分代回收为辅 + 缓存机制。

环状双向链表 refchain

在 python 中创建的任何一个对象都会放在 refchain 中。

当创建一个对象，比如

name = "123"

会同时创建

• 上一个对象
• 下一个对象
  • 链表结构
• 类型
• 引用个数

当然，根据类型的不同，具体的存储也有一点不同，比如，对于 数组来说，会增加

• items 属性
• 元素个数

对于 int 或者其他来说，会增加

• value 属性

C 语言源码

#define PyObject_HEAD PyObject ob_base;
#define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base;

// 宏定义，包含 上一个、下一个，用于构造双向链表
#define _PyObject_HEAD_EXTRA
	struct _object *_ob_next;
	struct _object *_ob_prev;

typedef struct _object{
	_PyObject_HEAD_EXTRA // 用于构造双向链表
	Py_ssize_t ob_refcnt; // 引用计数器
	struct _typeobject *ob_type; // 数据类型
}PyObject;

typedef struct{
	PyObject ob_base; //PyObject 对象
	Py_ssize_t ob_size; // 元素个数
}PyVarObject;

对于不同的类型，会创建不同的结构体

float 类型

typedef struct{
	PyObject_HEAD
	double ob_fval;
}PyFloatObject;

• data = 3.14 会创建
  • _ob_next = refchain 下一个对象
  • _ob_prev = refchain 上一个对象
  • ob_refcnt = 1
  • ob_type = float
  • ob_fval = 3.14

其他类型会有自己的结构体。

当 python 程序运行时，会根据数据类型的不同找到其对应的结构体，根据结构体的字段来进行创建相关的数据，然后将对象添加到 refchain 双向链表中。

在 C 源码中有两个关键结构体

• PyObject
• PyVarObject

引用计数器

对象中的 ob_refcnt 就是引用计数器，值默认为 1。当有其他变量引用的时候，引用计数器会发生变化。

a = 999 # ob_refcnt = 1
b = a # ob_refcnt = 2
del a # ob_refcnt = 1

当引用计数器为 0 时，无对象使用，则会进行垃圾回收。