Python 对象内存占用

Python 对象内存占用

(github地址)

之前写的脚本中，需要估计程序的内存占用，所以简单研究下Python各种对象在内存中占用大小。

本人对 Python 一直处在使用的阶段，没有进行深入研究。所以有什么错误还请指出，欢迎交流。

一切皆是对象

在 Python 一切皆是对象，包括所有类型的常量与变量，整型，布尔型，甚至函数。 参见stackoverflow上的一个问题 Is everything an object in python like ruby

代码中即可以验证：

 # everythin in python is object def fuction(): return print isinstance(True, object) print isinstance(0, object) print isinstance('a', object) print isinstance(fuction, object) 

如何计算

Python 在 sys 模块中提供函数 getsizeof 来计算 Python 对象的大小。

sys.getsizeof(object[, default])

以字节（byte）为单位返回对象大小。 这个对象可以是任何类型的对象。 所以内置对象都能返回正确的结果 但不保证对第三方扩展有效，因为和具体实现相关。

......

getsizeof() 调用对象的 __sizeof__ 方法， 如果对象由垃圾收集器管理， 则会加上额外的垃圾收集器开销。

当然，对象内存占用与 Python 版本以及操作系统版本关系密切， 本文的代码和测试结果都是基于 windows7 32位操作系统。

 import sys print sys.version 

2.7.2 (default, Jun 24 2011, 12:21:10) [MSC v.1500 32 bit (Intel)]

基本类型

• 布尔型

  print 'size of True: %d' % (sys.getsizeof(True)) print 'size of False: %d' % (sys.getsizeof(False)) 

  输出：

  size of True: 12 size of False: 12 

• 整型

  # normal integer print 'size of integer: %d' % (sys.getsizeof(1)) # long print 'size of long integer: %d' % (sys.getsizeof(1L)) print 'size of big long integer: %d' % (sys.getsizeof(100000L)) 

  输出：

  size of integer: 12x size of long integer 1L: 14 size of long integer 100000L: 16 

  可以看出整型占用12字节，长整型最少占用14字节，且占用空间会随着位数的增多而变大。 在2.x版本，如果整型类型的值超出sys.maxint，则自动会扩展为长整型。而 Python 3.0 之后，整型和长整型统一为一种类型。

• 浮点型

  print 'size of float: %d' % (sys.getsizeof(1.0)) 

  输出：

  size of float: 16 

  浮点型占用16个字节。超过一定精度后会四舍五入。参考如下代码：

  print 1.00000000003 print 1.000000000005 

  输出：

  1.00000000003 1.00000000001 

• 字符串

  # size of string type print '\r\n'.join(["size of string with %d chars: %d" % (len(elem), sys.getsizeof(elem)) for elem in ["", "a", "ab"]]) # size of unicode string print '\r\n'.join(["size of unicode string with %d chars: %d" % (len(elem), sys.getsizeof(elem)) for elem in [u"", u"a", u"ab"]]) 

  输出：

  size of string with 0 chars: 21 size of string with 1 chars: 22 size of string with 2 chars: 23 size of unicode string with 0 chars: 26 size of unicode string with 1 chars: 28 size of unicode string with 2 chars: 30 

  普通空字符串占21个字节，每增加一个字符，多占用1个字节。Unicode字符串最少占用26个字节，每增加一个字符，多占用2个字节。

集合类型

• 列表

  # size of list type print '\r\n'.join(["size of list with %d elements: %d" % (len(elem), sys.getsizeof(elem)) for elem in [[], [0], [0,2], [0,1,2]]]) 

  输出：

  size of list with 0 elements: 36 size of list with 1 elements: 40 size of list with 2 elements: 44 size of list with 3 elements: 48 

  可见列表最少占用36个字节，每增加一个元素，增加4个字节。但要注意，sys.getsizeof 函数并不计算容器类型的元素大小。比如：

  print 'size of list with 3 integers %d' % (sys.getsizeof([0,1,2])) print 'size of list with 3 strings %d' % (sys.getsizeof(['0','1','2'])) 

  输出：

  size of list with 3 integers 48 size of list with 3 strings 48 

  容器中保存的应该是对元素的引用。如果要准确计算容器，可以参考recursive sizeof recipe 。使用其给出的 total_size 函数：

  print 'total size of list with 3 integers %d' % (total_size([0,1,2])) print 'total size of list with 3 strings %d' % (total_size(['0','1','2'])) 

  输出为：

  total size of list with 3 integers 84 total size of list with 3 strings 114 

  可以看出列表的空间占用为 基本空间 36 + (对象引用 4 + 对象大小) * 元素个数。

  另外还需注意如果声明一个列表变量，则其会预先分配一些空间，以便添加元素时增加效率：

  li = [] for i in range(0, 101): print 'list with %d integers size: %d, total_size: %d' % (i, getsizeof(li), total_size(li)) li.append(i) 

• 元组

  基本与列表类似，但其最少占用为28个字节。

• 字典

  字典的情况相对复杂很多，具体当然要参考代码 dictobject.c， 另外 NOTES ON OPTIMIZING DICTIONARIES 非常值得仔细阅读。

  基本情况可以参考[stackoverflow] 的问题 Python's underlying hash data structure for dictionaries 中的一些回答：

  1. 字典最小拥有8个条目的空间(PyDict_MINSIZE);
  2. 条目数小于50,000时，每次增长4倍;
  3. 条目数大于50,000时，每次增长2倍;
  4. 键的hash值缓存在字典中，字典调整大小后不会重新计算;

  每接近2/3时，字典会调整大小。

  其中一个回答的留言也很有意思： Python如此依赖字典且字典广泛地影响这门语言的性能， 我敢打赌他们的实现很难超越。

  暂时写这些，今后有时间会进一步研究字典的实现。