Python 内存分析完全指南(上):不可变与可变对象

理解 Python 的内存模型，比死记“传值还是传引用”更有用。变量名保存在栈侧，真正的对象在堆上；赋值改的是“指向谁”，就地修改改的是“对象内部”。本篇先建立心智模型，再对比不可变对象与可变对象的内存行为。

本篇目录

1. 先建立心智模型

2. 不可变对象的内存行为

3. 可变对象的内存行为

1. 先建立心智模型

Python 中几乎一切都是对象。观察一个对象，通常看三件事：

教学图里常把内存画成：

• 栈：保存变量名，以及它当前指向的对象标识

• 堆：保存真正的对象（类型、值、内部引用）

变量更像标签，不是“装满数据的盒子”。a = b 的含义是：让 a 与 b 指向同一个对象，而不是复制一份新的内容。

注意：id() 的具体数值只在当前进程、当前时刻有意义，不同运行会变化；下文配图中的地址是示意编号，不要当成固定常量。

2. 不可变对象的内存行为

2.1 哪些对象是不可变的

不可变对象不能在原地改内容；“修改”通常意味着创建新对象，再让变量指向新对象。

常见不可变类型：

• int

• float

• bool

• str

• tuple

2.2 赋值：变量绑定到对象

执行后，栈上的 name 保存一个引用，堆上存在一个字符串对象，包含 id、type=str、value='lili'。

2.3 重新赋值：旧对象不再被当前变量引用

第二次赋值不会改写 'lili' 本身，而是：

1. 在堆上创建新的字符串对象 'feifei'

2. 让 name 指向新对象

3. 原来的 'lili' 若没有其他引用，后续可由垃圾回收回收

可用代码验证“换了对象”：

2.4 别名：多个变量指向同一不可变对象

name2 = name 不会复制字符串，只是再贴一张标签。两个变量指向同一个堆对象。

因为对象不可变，通过任一别名都无法改坏另一个变量“眼里的内容”；真正危险的是可变对象的别名共享。

3. 可变对象的内存行为

3.1 哪些对象是可变的

可变对象允许在保持对象身份不变的前提下，改写内部数据。

常见可变类型：

1. list

2. dict

3. set

3.2 创建列表

栈上的 lst 指向堆上的列表对象。列表内部再保存对各个元素对象的引用。

3.3 就地修改：地址通常不变

lst[1] = 66 改的是列表内部第 1 个位置指向谁，列表对象本身的身份不变。因此：

• id(lst) 通常保持不变

• 所有指向该列表的别名，都会立刻看到新内容

对比一下“重新绑定”：

前者是原地改；后者是让变量指向另一个列表。