Python对象id现象解析：不可变与可变对象的内存机制

环境 #

Python 3.8 CPython（Windows 10系统）

案例1 #

代码：

print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))
print(id('sss'))

输出：

2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504
2343368851504

说明：

多次打印不可变对象的内存地址，结果完全一致。

案例2 #

代码：

print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))
print(id([1, 2, 3, 4, 5]))

输出：

2343339032320
2343339036864
2343339032512
2343339037568
2343339032320
2343339036864
2343339032512
2343339037568
2343339032320
2343339036864

说明：

多次打印可变对象的内存地址，地址呈周期性重复，每4个为一个循环。

问题 #

上述现象背后的机制是什么？

解答 #

• 对于小整数或驻留字符串（interned strings）这类不可变对象，CPython会出于性能优化目的复用相同值的对象，因此每次调用id()返回的内存地址完全一致。
• 针对列表这类可变小对象，CPython采用**内存池（memory pooling）**技术分配内存：内存池由预分配的固定大小内存块构成，创建对象时直接从池内的可用块分配内存；当对象被销毁后，对应的内存块会被放回池中等待复用，这就导致了内存地址出现周期性重复的规律。
• 这类现象和id()方法本身无关，它只是如实返回对象当前的内存地址。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Arthur