Python 中的變數儲存在哪裡（堆疊還是堆）？

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在 Python 中，變數的儲存方式取決於它們的型別和作用域，它們可以儲存在堆或堆疊中，這是用於變數儲存的兩個主要記憶體區域。Python 作為一門高階程式語言，將許多底層的記憶體管理細節抽象化，避免程式設計師直接接觸。但是，理解 Python 中變數的儲存方式對於編寫高效和最佳化的程式碼仍然至關重要。

在這篇文章中，我們將瞭解 Python 中變數是如何儲存的（堆疊或堆）。

堆疊

堆疊是用於儲存區域性變數和函式呼叫資訊的記憶體區域。它遵循後進先出 (LIFO) 原則，最近新增的專案將首先被移除。

堆疊通常用於儲存基本資料型別的變數，例如數字、布林值和字元。這些變數具有固定的記憶體大小，在編譯時已知。

讓我們來看一個例子來說明基本型別變數是如何儲存在堆疊中的：

程式示例 1

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

example_function()

在上面的例子中，名為 x、y 和 z 的變數是名為 example_function() 函式中的區域性變數。它們儲存在堆疊中，當函式執行完成時，它們將自動從堆疊中移除。

讓我們再來看一個關於變數如何在堆疊中儲存的例子：

程式示例 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，變數 x 和 y 是整數，屬於基本資料型別。它們直接儲存在堆疊中。當呼叫 calculate_sum() 函式時，區域性變數 result 也儲存在堆疊中。一旦函式執行完成並獲得返回值，區域性變數將從堆疊中移除。

堆

堆是用於動態記憶體分配的記憶體區域。非基本型別變數（例如物件和資料結構）儲存在堆中。堆中的物件具有更復雜的結構，大小可能會有所不同。堆疊儲存對堆中物件的引用，而物件的實際資料儲存在堆中。

每當我們建立非基本資料型別的變數（例如列表、自定義物件或字典）時，變數本身（引用）儲存在堆疊中，而物件的實際資料儲存在堆記憶體中。堆疊中的引用指向堆記憶體中存在的實際物件。

讓我們來看一個例子來說明變數是如何儲存在堆中的：

程式示例 3

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

在上面的例子中，變數 my_list 是對儲存在堆中的實際列表物件的引用。該引用儲存在堆疊中。當呼叫 create_list() 函式時，會在堆中為列表物件分配記憶體，並將對該記憶體位置的引用儲存在堆疊中。函式外部的 result_list 變數也持有對堆中同一列表物件的引用。

需要注意的是，即使引用儲存在堆疊中，實際資料（在本例中為列表元素）也儲存在堆中。多個變數可以引用堆中的同一物件。

如果我們將基本資料型別儲存在堆疊中，由於其固定大小和簡單的結構，效率會更高。另一方面，在堆記憶體中儲存物件提供了靈活性並允許動態記憶體分配。

在 Python 中，記憶體管理和變數儲存可能因不同的實現或語言版本而異。變數的儲存方式可能會受到 Python 直譯器、底層作業系統以及使用的記憶體管理策略等因素的影響。

垃圾回收

Python 中的垃圾回收是一個自動記憶體管理過程。它識別並釋放不再被任何變數訪問或引用的物件所佔用的記憶體，從而確保高效的記憶體使用，並避免程式設計師進行手動記憶體釋放。

例如：如果存在一個不指向記憶體中任何物件的引用變數，這意味著它沒有被使用，那麼虛擬機器中的垃圾收集器就會自動從堆記憶體中刪除該引用變數。

結論

總而言之，Python 變數的儲存方式取決於變數的型別或作用域。如果變數是基本資料型別，則該變數儲存在堆疊中，這對於固定大小的變數提供了高效的記憶體分配。另一方面，如果變數是非基本資料型別，例如物件或資料結構，則引用儲存在堆疊中，而物件的資料儲存在堆記憶體中。簡要了解堆和堆疊記憶體對於記憶體管理和設計高效的 Python 程式碼（充分利用堆疊和堆的優勢）至關重要。