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Python高效处理字符串的秘密字符串 Intern 机制

toyiye 2024-05-19 19:36 14 浏览 0 评论

字符串在 Python 中是最简单也是最常用的数据类型之一,在 CPython 中字符串的实现过程中使用了一种叫做 Intern(字符串驻留)的技术来提高字符串效率。那么究竟什么是 intern 机制,这种机制又是如何提高字符串效率的呢?希望这篇文章能够抛砖引玉。

先来看一段代码:

>>> s3 = "hello!"

>>> s4 = "hello!"

>>> s3 is s4

False

>>> id(s3)

80325968L

>>> id(s4)

80326048L

s3 和 s4 虽然值是一样的,但确确实实是两个不同的字符串对象,Python 会为它们俩各自分配一段内存空间,假设程序中存在大量值相同的字符串,系统就不得不为每个字符串重复地分配内存空间,显然,对系统来说是一种资源浪费。为了解决这种问题,Python 针对字符串引入了 intern 机制。

再来看:

>>> s3 = intern('hello!')

>>> s4 = intern('hello!')

>>> s3 is s4

True

>>> id(s3)

80325968L

>>> id(s4)

80325968L

intern 是 Python 中的一个内建函数,该函数的作用就是对字符串进行 intern 机制处理,处理后返回字符串对象。我们发现但凡是值相同的字符串经过 intern 机制处理之后,返回的都是同一个字符串对象,这种方式在处理大数据的时候无疑能节省更多的内存空间,系统无需为相同的字符串重复分配内存,对于值相同的字符串共用一个对象即可。

其实,实现 Intern 机制的方式非常简单,就是通过维护一个字符串储蓄池,这个池子是一个字典结构,如果字符串已经存在于池子中就不再去创建新的字符串,直接返回之前创建好的字符串对象,如果还没加入到该池子中,则先构造一个字符串对象,并把这个对象加入到池子中去,方便下一次获取,用伪代码就可以描述为:

intern_pool = {}

def intern(s): if s in intern_pool:

return intern_pool[s]

else: obj = PyStringObject(s) intern_pool[s] = obj

return obj

在主流面向对象的编程语言中,字符串的 intern 机制对于高效处理字符串已经成为一种标配,通过 intern 机制可以提高字符串的处理效率,当然,解释器内部很对 intern 机制的使用策略是有考究的,有些场景会自动使用 intern ,有些地方需要通过手动方式才能启动。比如:

>>> s1 = "hello"

>>> s2 = "hello"

>>> s1 is s2

True

>>> id(s1)

72320704L

>>> id(s2)

72320704L

这段代码就是 Python 自动使用了intern机制的结果。


文章来源:Python之禅

文章编辑:王人白三巷

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