python可以自动回收垃圾吗,python的垃圾处理机制

　　垃圾回收

　　1.1参考链

　　在Python的C源代码中，有一个refchain的循环双向链表。一旦在Python程序中创建了一个对象，它就会被添加到refchain的链表中，所有的对象都会被保存。

　　Name=皮卡丘

　　宽度=5

　　1.2参考计数器

　　在refchain中，所有对象内部都有一个ob_refcnt，用来保存当前对象的引用计数器。

　　Name=皮卡丘

　　宽度=5

　　Nickname=name上面的代码表示内存中有两个值5和“皮卡丘”，它们的引用计数器分别是1和2。

　　当该值被多次引用时，不会在内存中重复创建数据，但会引用计数器1。当对象被销毁时，引用计数器将同时被设置为-1。如果引用计数器为0，对象将从refchain链表中删除，同时在内存中销毁(缓存等特殊情况暂不考虑)。

　　名字

　　="皮卡丘"nickname=name#对象”皮卡丘“的引用计数器+1delname对象"皮卡丘"的引用计数器-1defrun(arg):

　　print(arg)

　　run(nickname)#刚开始执行函数时，对象”皮卡丘“引用计数器+1，当函数执行完毕之后，对象引用计数器-1name_list=["张三","法外狂徒",name]#对象”皮卡丘“的引用计数器+1但是这样还是存在一个BUG，当出现循环引用的时候，就会无法正常的回收一些数据，例如

v1=[11,22,33]#refchain中创建一个列表对象，由于v1=对象，所以列表引对象用计数器为1.
　　v2=[44,55,66]#refchain中再创建一个列表对象，因v2=对象，所以列表对象引用计数器为1.
　　v1.append(v2)#把v2追加到v1中，则v2对应的[44,55,66]对象的引用计数器加1，最终为2.
　　v2.append(v1)#把v1追加到v1中，则v1对应的[11,22,33]对象的引用计数器加1，最终为2.
　　delv1#引用计数器-1delv2#引用计数器-1

1.3标记清除&分代回收

　　标记清除:创建特殊链表专门用于保存 列表、元组、字典、集合、自定义类等对象，之后再去检查这个链表中的对象是否存在循环引用，如果存在则让双方的引用计数器均 - 1 。
分代回收:对标记清楚中的链表进行优化，将那些可能存在循环引用的对象拆分到3个链表，链表成为0/1/2三代，每代都可以存储对象和阈值，当达到阈值时，就会对相应的链表中的每个对象做一次扫描，除循环引用各自减1并且销毁引用计数器为0的对象。`

//分代的C源码#defineNUM_GENERATIONS3structgc_generationgenerations[NUM_GENERATIONS]={
　　/*PyGC_Head,threshold,count*/
　　{{(uintptr_t)_GEN_HEAD(0),(uintptr_t)_GEN_HEAD(0)},700,0},//0代
　　{{(uintptr_t)_GEN_HEAD(1),(uintptr_t)_GEN_HEAD(1)},10,0},//1代
　　{{(uintptr_t)_GEN_HEAD(2),(uintptr_t)_GEN_HEAD(2)},10,0},//2代};

　　1代，count表示0代链表扫描的次数，threshold表示0代链表扫描的次数阈值，超过则执行一次1代扫描检查。

　　2代，count表示1代链表扫描的次数，threshold表示1代链表扫描的次数阈值，超过则执行一2代扫描检查。

　　1.4缓存机制

　　实际上他不是这么的简单粗暴，因为反复的创建和销毁会使程序的执行效率变低。Python中引入了“缓存机制”机制。
例如：引用计数器为0时，不会真正销毁对象，而是将他放到一个名为free_list的链表中，之后会再创建对象时不会在重新开辟内存，而是在free_list中将之前的对象来并重置内部的值来使用。

　　float类型，维护的free_list链表最多可缓存100个float对象。

1.`v1=3.14#开辟内存来存储float对象，并将对象添加到refchain链表。`
　　2.`print(id(v1))#内存地址：4436033488`
　　3.`delv1#引用计数器-1，如果为0则在rechain链表中移除，不销毁对象，而是将对象添加到float的free_list.`
　　4.`v2=9.999#优先去free_list中获取对象，并重置为9.999，如果free_list为空才重新开辟内存。`
　　5.`print(id(v2))#内存地址：4436033488`
　　
　　7.`#注意：引用计数器为0时，会先判断free_list中缓存个数是否满了，未满则将对象缓存，已满则直接将对象销毁。`

v1=38#去小数据池small_ints中获取38整数对象，将对象添加到refchain并让引用计数器+1。
　　print(id(v1))#内存地址：4514343712
　　v2=38#去小数据池small_ints中获取38整数对象，将refchain中的对象的引用计数器+1。
　　print(id(v2))#内存地址：4514343712
　　#注意：在解释器启动时候-5~256就已经被加入到small_ints链表中且引用计数器初始化为1，代码中使用的值时直接去small_ints中拿来用并将引用计数器+1即可。另外，small_ints中的数据引用计数器永远不会为0（初始化时就设置为1了），所以也不会被销毁。

v1="A"
　　print(id(v1))#输出：4517720496
　　delv1
　　v2="A"
　　print(id(v1))#输出：4517720496
　　#除此之外，Python内部还对字符串做了驻留机制，针对那么只含有字母、数字、下划线的字符串（见源码Objects/codeobject.c），如果内存中已存在则不会重新在创建而是使用原来的地址里（不会像free_list那样一直在内存存活，只有内存中有才能被重复利用）。
　　v1="wupeiqi"
　　v2="wupeiqi"
　　print(id(v1)==id(v2))#输出：True

v1=[11,22,33]
　　print(id(v1))#输出：4517628816
　　delv1
　　v2=["小猪","佩奇"]
　　print(id(v2))#输出：4517628816

v1=(1,2)
　　print(id(v1))delv1#因元组的数量为2，所以会把这个对象缓存到free_list[2]的链表中。
　　v2=("小猪","佩奇")#不会重新开辟内存，而是去free_list[2]对应的链表中拿到一个对象来使用。
　　print(id(v2))

v1={"k1":123}
　　print(id(v1))#输出：4515998128
　　delv1
　　v2={"name":"武沛齐","age":18,"gender":"男"}
　　print(id(v1))#输出：4515998128

2 C语言源码分析

2.1两个重要的结构体

#definePyObject_HEADPyObjectob_base;#definePyObject_VAR_HEADPyVarObjectob_base;//宏定义，包含上一个、下一个，用于构造双向链表用。(放到refchain链表中时，要用到)#define_PyObject_HEAD_EXTRA\
　　struct_object*_ob_next;\
　　struct_object*_ob_prev;typedefstruct_object{
　　_PyObject_HEAD_EXTRA//用于构造双向链表
　　Py_ssize_tob_refcnt;//引用计数器
　　struct_typeobject*ob_type;//数据类型}PyObject;typedefstruct{
　　PyObjectob_base;//PyObject对象
　　Py_ssize_tob_size;/*Numberofitemsinvariablepart，即：元素个数*/}PyVarObject;

2.2常见类型结构体

　　平时我们在创建一个对象时，本质上就是实例化一个相关类型的结构体，在内部保存值和引用计数器等。

　　float类型

typedefstruct{
　　PyObject_HEADdoubleob_fval;
　　}PyFloatObject;

struct_longobject{
　　PyObject_VAR_HEAD
　　digitob_digit[1];
　　};/*Long(arbitraryprecision)integerobjectinterface*/
　　typedefstruct_longobjectPyLongObject;/*Revealedinlongintrepr.h*/

typedefstruct{
　　PyObject_HEAD
　　Py_ssize_tlength;/*Numberofcodepointsinthestring*/
　　Py_hash_thash;/*Hashvalue;-1ifnotset*/
　　struct{
　　unsignedintinterned:2;/*Charactersize:
　　-PyUnicode_WCHAR_KIND(0):
　　*charactertype=wchar_t(16or32bits,dependingonthe
　　platform)
　　-PyUnicode_1BYTE_KIND(1):
　　*charactertype=Py_UCS1(8bits,unsigned)
　　*allcharactersareintherangeU+0000-U+00FF(latin1)
　　*ifasciiisset,allcharactersareintherangeU+0000-U+007F
　　(ASCII),otherwiseatleastonecharacterisintherange
　　U+0080-U+00FF
　　-PyUnicode_2BYTE_KIND(2):
　　*charactertype=Py_UCS2(16bits,unsigned)
　　*allcharactersareintherangeU+0000-U+FFFF(BMP)
　　*atleastonecharacterisintherangeU+0100-U+FFFF
　　-PyUnicode_4BYTE_KIND(4):
　　*charactertype=Py_UCS4(32bits,unsigned)
　　*allcharactersareintherangeU+0000-U+10FFFF
　　*atleastonecharacterisintherangeU+10000-U+10FFFF
　　*/
　　unsignedintkind:3;unsignedintcompact:1;unsignedintascii:1;unsignedintready:1;unsignedint:24;
　　}state;wchar_t*wstr;/*wchar_trepresentation(null-terminated)*/
　　}PyASCIIObject;typedefstruct{
　　PyASCIIObject_base;
　　Py_ssize_tutf8_length;/*Numberofbytesinutf8,excludingthe
　　*terminating\0.*/
　　char*utf8;/*UTF-8representation(null-terminated)*/
　　Py_ssize_twstr_length;/*Numberofcodepointsinwstr,possible
　　*surrogatescountastwocodepoints.*/
　　}PyCompactUnicodeObject;typedefstruct{
　　PyCompactUnicodeObject_base;union{void*any;
　　Py_UCS1*latin1;
　　Py_UCS2*ucs2;
　　Py_UCS4*ucs4;
　　}data;/*Canonical,smallest-formUnicodebuffer*/
　　}PyUnicodeObject;

typedefstruct{
　　PyObject_VAR_HEAD
　　PyObject**ob_item;
　　Py_ssize_tallocated;
　　}PyListObject;

typedefstruct{
　　PyObject_VAR_HEAD
　　PyObject*ob_item[1];
　　}PyTupleObject;

typedefstruct{
　　PyObject_HEAD
　　Py_ssize_tma_used;
　　PyDictKeysObject*ma_keys;
　　PyObject**ma_values;
　　}PyDictObject;

　　扩展：在结构体部分你应该发现了str类型比较繁琐，那是因为python字符串在处理时需要考虑到编码的问题，在内部规定（见源码结构体）：

　　字符串只包含ascii，则每个字符用1个字节表示，即：latin1字符串包含中文等，则每个字符用2个字节表示，即：ucs2字符串包含emoji等，则每个字符用4个字节表示，即：ucs4

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