Memory_C_Python.md

Память в Си и память в Python

---

Память в Си

Как хранятся переменные в Python ? Представим себе такой язык программирования как С. В языке С когда мы создаем 2 переменные каждой из которых присваивается значение 5, то это значение скопировано в ячейку память и когда мы изменяем значение этой переменной, то только оно и меняется, для конкретной переменной.

Каждая переменная хранит 101 в бинарном виде, то есть 4 + 0 + 1 = 5

    int a = 5
    int b = 5

    # variable   location   value
    #     a        0x3E8     101
    #     b        0x3E9     101

Меняем значения переменной на 6, тогда происходит изменение значения в ячейке памяти, не затрагивая другие переменные.

    int a = 6
    int b = 5

    # variable   location   value
    #     a        0x3E8     110
    #     b        0x3E9     101

Таким образом в языке Си есть именно переменные которые хранят значения и изменение значения конкретной переменной сказывается именно на ней.

---

Память в Python

В питоне, в отличии, от языка Си нет переменных, есть имена, ссылки и обьекты объекты хранят в себе сами значения, множество имен при помощи ссылок указывают на объекты, таким образом мы можем иметь множество различных имен каждый из которых будет указывать на один и тот же объект.

---

Подсчет ссылок (reference count)

Подсчет ссылок, питон хранит в себе не только само значение, но и постоянно подсчитывает количество имен которые ссылаются на это значение, это и есть подсчет ссылок.

Что делает питон, для простых объектов таких как строки и числа, питон создает само значение, а потом для оптимизации работы, не создает новые значения для переменной, в место этого оставляет значение не тронутым, а новому имени дает ссылку на этот уже имеющийся объект.

    x = 300
    y = 300
    z = [300, 300]
    
    print('x : ', id(x))
    print('y : ', id(y))
    
    print('z[0] : ', id(z[0]))
    print('z[1] : ', id(z[1]))
    
    print('x == y : ', x == y)
    print('x is y : ', x is y)
    
    # Вывод 
    
    # x :  139707576465360
    # y :  139707576465360
    
    # z[0] :  139707576465360
    # z[1] :  139707576465360
    
    # x == y :  True
    # x is y :  True

То есть создав переменную x и дав ей значение 300, питон создает значение 300 и направляет ссылку переменной x на это значение. В этот момент счетчик ссылок для значения 300 увеличивается на +=1 когда мы создаем еще одну переменную y счетчик увеличивается на +=1 так образ у нас есть 2 ссылки на одно и то же значение, по этому функция id() которая указывает на уникальное место в памяти для обеих переменных выдает одинаковый результат, также сравнение по ссылке при помощи оператора is дает True, ибо это один и тот же объект в памяти.

Даже когда мы определим список, то есть не простой объект z = [300, 300] его элементы ссылаются на значение 300, так что это тоже является ссылками на значение 300 и количество ссылок уже равняется 4.

Когда мы присваиваем переменным другие значения, скажем:

    x = True
    y = None
    del z

То тем самым мы уменьшаем количество ссылок на значение 300 до нуля, оператор del удаляет не значение 300, а удаляет имя переменной z как ссылку на значение 300, таким образом и уменьшаем количество ссылок на значение 300.

В питоне каждый объект содержит в себе 3 элемента:

       type: int  | Тип хранящегося значения
ref-counter: 4    | Количество ссылок
      value: 300  | Само значение