Python中sys.getsizeof内存占用详解与底层原理

计算机专业背景的开发者常受一种传统观念影响，认为基本数据类型的内存占用是固定的：一个int占用4字节，一个char占用1字节，一个float占用4字节。

在研究Python的getsizeof函数后，发现Python中各基本数据类型（对象）所占用的内存大小与C++或Java等语言存在显著差异。

核心前提在于：Python中一切都是对象。因此，Python中并不存在纯粹的int或float类型，所谓的int实际上是一个Python对象实例。

具体内存占用示例如下：int类型占用28字节，float类型占用24字节，空字符串占用54字节，空列表占用64字节，空字典占用288字节，空集合占用224字节。

此外，使用sys.getsizeof时需注意以下两点限制：

第一，sys.getsizeof仅计算对象实际占用的内存大小，不计算引用本身所消耗的内存。

第二，sys.getsizeof的结果仅作为计算内存大小的参考，并非绝对精确的内存分配值。

这就引出一个问题：为什么Python中各数据类型的占用大小与C++中的定义不一致？

这本质上由Python的实现机制决定。Python代码在运行时由解释器执行，最终被解析为C语言的某种结构。也就是说，Python中的int（或其他类型）在C语言层面映射为一个复杂的结构体。

以Python的int为例，其在C语言中的具体结构如下所示：

typedef struct {
    PyObject_HEAD
    long ob_ival;
} PyIntObject;

struct _longobject {
    long ob_refcnt;  // 引用计数
    PyTypeObject *ob_type; //变量类型
    size_t ob_size;  //实际占用内容大小
    long ob_digit[1];  //存储的实际python值
};

可以看出，Python实际存储的值只是C结构体中的一个属性。这解释了为何Python的int占用28字节，而C语言中int仅需4字节，因为Python还存储了大量其他相关信息，这些额外信息的体积是实际数值的6倍。

同样地，Python实际的值只是C结构体中的一个属性。这解释了为何Python的int占用28字节，而C语言中int仅需4字节，因为Python还存储了大量其他相关信息，这些额外信息的体积是实际数值的6倍。

补充说明：若需精准控制内存大小，建议使用C++或Java等语言。

补充内容：使用sys.getsizeof查看Python对象的内存占用。

使用sys.getsizeof方法可以查看Python对象的内存占用，单位为字节（byte）。

实际上，该函数内部调用了对象的__sizeof__方法：

In [35]: import sys

In [36]: sys.getsizeof('hello world')
Out[36]: 60

In [37]: 'hello world'.__sizeof__()
Out[37]: 60

部分数据类型在Python 3和Python 2中占用的内存大小有所不同，

例如range对象：

# python3
In [38]: sys.getsizeof(range(999))
Out[38]: 48

In [39]: sys.getsizeof(iter(range(999)))
Out[39]: 48

# python2
>>> sys.getsizeof(range(999))
8064
>>> sys.getsizeof(iter(range(999)))
64

关于这个具体数值的计算方式，仍有待进一步研究。

目前已知：该值包括对象本身的数值、签名（包括数据类型、参数、调用方式等）等一系列数据所占的总内存。可变对象所占内存可能极小，因为对象本质是指针，指向较大的数据区域。

In [65]: s = sys.getsizeof

In [66]: s(1)
Out[66]: 28

In [67]: s(11)
Out[67]: 28

In [68]: s(11111111)
Out[68]: 28

In [69]: s(1111111111)
Out[69]: 32

以上为个人经验总结，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持本站。