Python中Tuple、List与Array的内存占用对比疑问

核心结论 #

• 列表和元组确实存储指向PyFloatObject的指针，而array.array直接存储C语言原始的float/double值，不存在指向Python对象的指针。
• 测试结果与预期的差异，核心原因是sys.getsizeof()的特性：它仅返回当前对象自身占用的内存，不会递归计算其引用的其他对象的内存。

详细解释 #

先回顾《流畅的Python》中的描述：

这就是float数组比float元组紧凑得多的原因：数组是存储float原始值的单个对象，而元组由多个对象组成——元组本身以及其中每个float对象。

这句话的核心是总内存占用，而非sys.getsizeof()直接返回的单个对象内存：

1. 元组/列表的内存构成：
   • 元组/列表本身是一个Python对象，底层C结构包含指向PyObject的指针数组，每个指针指向独立的PyFloatObject实例（即Python中使用的float对象）。
   • sys.getsizeof(tuple)返回的是元组结构体+指针数组的内存大小，但每个PyFloatObject自身还要占用额外内存（Python 3.11 64位环境下，一个float对象约占48字节）。要计算元组的总内存，需将元组本身的大小加上所有元素float对象的内存总和。
2. array.array的内存构成：
   • array.array('d')（存储双精度float）的底层是一块连续内存缓冲区，直接存储C语言的double值（每个占8字节），无额外Python对象开销。
   • sys.getsizeof(array)返回的是数组结构体加上所有原始float值的内存总和，无需额外计算其他对象的内存。

测试结果差异的原因 #

如果仅对比sys.getsizeof()返回的元组和数组大小，可能会觉得元组的大小没大多少（比如包含10个float的元组，sys.getsizeof返回40 + 108 = 120字节；而array.array('d')返回数组结构体（约96字节） + 108 = 176字节），这看似和“数组更紧凑”的结论矛盾，但这是因为你只计算了元组本身的内存，没算每个float对象的内存。

若计算总内存：

• 元组总内存：120 + 10*48 = 600字节
• 数组总内存：176字节

此时就能体现出数组的紧凑性，与书中描述一致。

底层结构确认 #

你提到的结论是正确的：Python列表和元组的底层C结构确实是存储指向PyObject的指针数组，每个float元素都是独立的PyFloatObject实例；而array.array直接存储原始数值，没有中间的Python对象层。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andrey