了解Python中大整数的内存分配

Question

Python如何为大整数分配内存？

一个int类型的大小的28 bytes，当我不断增加的价值int，在增量的大小增加4 bytes。

1. 为什么28 bytes最初要低至任何值1？

2. 为什么增加4 bytes？

PS：我在x86_64（64位计算机）上运行Python 3.5.2。我正在寻找有关（3.0+）解释器如何在如此庞大的数量上工作的任何指针/资源/ PEP。

说明大小的代码：

>>> a=1
>>> print(a.__sizeof__())
28
>>> a=1024
>>> print(a.__sizeof__())
28
>>> a=1024*1024*1024
>>> print(a.__sizeof__())
32
>>> a=1024*1024*1024*1024
>>> print(a.__sizeof__())
32
>>> a=1024*1024*1024*1024*1024*1024
>>> a
1152921504606846976
>>> print(a.__sizeof__())
36

Answer 1

为什么28字节的初始值低至1？

我相信@bgusach完全回答了这一点；Python使用C结构来表示Python世界中的对象，包括ints的任何对象：

struct _longobject {
    PyObject_VAR_HEAD
    digit ob_digit[1];
};

PyObject_VAR_HEAD是一个宏，在展开时会在结构中添加另一个字段（该字段PyVarObject专门用于具有某种长度概念的对象），并且ob_digits是一个保存数字值的数组。锅炉板大小来自于结构，为小型
和 大型Python号码。

为什么增加4字节？

因为，当创建更大的数字时，大小（以字节为单位）是sizeof(digit);的倍数。您可以看到，在_PyLong_New其中使用以下命令longobject执行新的内存分配PyObject_MALLOC：

/* Number of bytes needed is: offsetof(PyLongObject, ob_digit) +
   sizeof(digit)*size.  Previous incarnations of this code used
   sizeof(PyVarObject) instead of the offsetof, but this risks being
   incorrect in the presence of padding between the PyVarObject header
   and the digits. */
if (size > (Py_ssize_t)MAX_LONG_DIGITS) {
    PyErr_SetString(PyExc_OverflowError,
                    "too many digits in integer");
    return NULL;
}
result = PyObject_MALLOC(offsetof(PyLongObject, ob_digit) +
                         size*sizeof(digit));

offsetof(PyLongObject, ob_digit) 是与保持其值无关的长对象的“模板”（以字节为单位）。

digit在头文件保持被定义struct _longobject为typedef为uint32：

typedef uint32_t digit;

并且sizeof(uint32_t)是4字节。这是当size参数to_PyLong_New增大时您将看到的大小（以字节为单位）增加的数量。

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当然，这就是CPython选择实现它的方式。这是一个实现细节，因此您不会在PEP中找到太多信息。如果您可以找到相应的线程:-)，则python-
dev邮件列表将包含实现讨论。

无论哪种方式，您都可能在其他流行的实现中发现不同的行为，因此请不要认为这是理所当然的。