Python 中的变量存储在哪里（堆栈还是堆）？

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在 Python 中，变量的存储方式取决于它们的类型和作用域，它们可以存储在堆或堆栈中，这是用于变量存储的两个主要内存区域。Python 作为一门高级编程语言，将许多底层的内存管理细节抽象化，避免程序员直接接触。但是，理解 Python 中变量的存储方式对于编写高效和优化的代码仍然至关重要。

在这篇文章中，我们将了解 Python 中变量是如何存储的（堆栈或堆）。

堆栈

堆栈是用于存储局部变量和函数调用信息的内存区域。它遵循后进先出 (LIFO) 原则，最近添加的项目将首先被移除。

堆栈通常用于存储基本数据类型的变量，例如数字、布尔值和字符。这些变量具有固定的内存大小，在编译时已知。

让我们来看一个例子来说明基本类型变量是如何存储在堆栈中的：

程序示例 1

def example_function():
   x = 5
   y = True
   z = 'Hello'
   # Some code...

example_function()

在上面的例子中，名为 x、y 和 z 的变量是名为 example_function() 函数中的局部变量。它们存储在堆栈中，当函数执行完成时，它们将自动从堆栈中移除。

让我们再来看一个关于变量如何在堆栈中存储的例子：

程序示例 2

def calculate_sum(a, b):
   result = a + b
   return result

x = 5
y = 3
sum_result = calculate_sum(x, y)

在上面的例子中，变量 x 和 y 是整数，属于基本数据类型。它们直接存储在堆栈中。当调用 calculate_sum() 函数时，局部变量 result 也存储在堆栈中。一旦函数执行完成并获得返回值，局部变量将从堆栈中移除。

堆

堆是用于动态内存分配的内存区域。非基本类型变量（例如对象和数据结构）存储在堆中。堆中的对象具有更复杂的结构，大小可能会有所不同。堆栈存储对堆中对象的引用，而对象的实际数据存储在堆中。

每当我们创建非基本数据类型的变量（例如列表、自定义对象或字典）时，变量本身（引用）存储在堆栈中，而对象的实际数据存储在堆内存中。堆栈中的引用指向堆内存中存在的实际对象。

让我们来看一个例子来说明变量是如何存储在堆中的：

程序示例 3

def example_function():
   my_list = [1, 2, 3]
   # Sample code…
example_function()

在上面的例子中，变量 my_list 是对存储在堆中的实际列表对象的引用。该引用存储在堆栈中。当调用 create_list() 函数时，会在堆中为列表对象分配内存，并将对该内存位置的引用存储在堆栈中。函数外部的 result_list 变量也持有对堆中同一列表对象的引用。

需要注意的是，即使引用存储在堆栈中，实际数据（在本例中为列表元素）也存储在堆中。多个变量可以引用堆中的同一对象。

如果我们将基本数据类型存储在堆栈中，由于其固定大小和简单的结构，效率会更高。另一方面，在堆内存中存储对象提供了灵活性并允许动态内存分配。

在 Python 中，内存管理和变量存储可能因不同的实现或语言版本而异。变量的存储方式可能会受到 Python 解释器、底层操作系统以及使用的内存管理策略等因素的影响。

垃圾回收

Python 中的垃圾回收是一个自动内存管理过程。它识别并释放不再被任何变量访问或引用的对象所占用的内存，从而确保高效的内存使用，并避免程序员进行手动内存释放。

例如：如果存在一个不指向内存中任何对象的引用变量，这意味着它没有被使用，那么虚拟机中的垃圾收集器就会自动从堆内存中删除该引用变量。

结论

总而言之，Python 变量的存储方式取决于变量的类型或作用域。如果变量是基本数据类型，则该变量存储在堆栈中，这对于固定大小的变量提供了高效的内存分配。另一方面，如果变量是非基本数据类型，例如对象或数据结构，则引用存储在堆栈中，而对象的数据存储在堆内存中。简要了解堆和堆栈内存对于内存管理和设计高效的 Python 代码（充分利用堆栈和堆的优势）至关重要。