Python3.x 为什么在 Python 3 中实例的 __dict__ 的大小要小得多

In short:

实例__dict__的实现方式不同于使用dict或{}创建的"普通"词典.实例share的字典、键和散列以及保留一个单独的数组，用于不同的部分:值.sys.getsizeof在计算实例dict的大小时只计算这些值.

A bit more:

从Python 3.3开始，CPython中的字典以以下两种形式之一实现:

• Combined dictionary:字典的所有值都存储在每个条目的键和哈希旁边.(me_value member of the PyDictKeyEntry struct). 据我所知，这个表单用于使用dict、{}和模块名称空间创建的字典.
• Split table:值存储在数组中separately，而键和散列共享(Values stored in ma_values of PyDictObject)

实例字典是以拆分表的形式(密钥共享字典)实现的，它允许给定类的实例共享其__dict__的密钥(和散列)，并且只在相应的值上有所不同.

这些都在PEP 412 -- Key-Sharing Dictionary中描述.split dictionary的实现是在Python 3.3中实现的，因此3系列的早期版本以及Python 2.x都没有这种实现.

The implementation of __sizeof__ for dictionary在计算拆分字典的大小时会考虑这一事实，并且只考虑与值数组相对应的大小.

谢天谢地，这是不言自明的:

Py_ssize_t size, res;

size = DK_SIZE(mp->ma_keys);
res = _PyObject_SIZE(Py_TYPE(mp));
if (mp->ma_values)                    /*Add the values to the result*/
    res += size * sizeof(PyObject*);
/* If the dictionary is split, the keys portion is accounted-for
   in the type object. */
if (mp->ma_keys->dk_refcnt == 1)     /* Add keys/hashes size to res */
    res += sizeof(PyDictKeysObject) + (size-1) * sizeof(PyDictKeyEntry);
return res;

据我所知，拆分表字典是created only for the namespace of instances，使用dict()或{}(也在PEP中描述)always会导致组合字典没有这些好处.

顺便说一句，因为这很有趣，我们总是可以打破这种优化.我目前发现了两种方法，一种是愚蠢的方法，另一种是更合理的方案:

1. 愚蠢的是:

   >>> f = Foo(20, 30)
   >>> getsizeof(vars(f))
   96
   >>> vars(f).update({1:1})  # add a non-string key
   >>> getsizeof(vars(f))
   288
   

   拆分表只支持字符串键，添加一个非字符串键(这真的有zero个意义)打破了这一规则，CPython将拆分表转换为一个组合表，从而失go 所有内存增益.

2. 可能发生的情况:

   >>> f1, f2 = Foo(20, 30), Foo(30, 40)
   >>> for i, j in enumerate([f1, f2]):
   ...    setattr(j, 'i'+str(i), i)
   ...    print(getsizeof(vars(j)))
   96
   288
   

   在类的实例中插入不同的键最终会导致拆分表合并.这不仅适用于已经创建的实例；从该类创建的所有consequent个实例都将有一个组合字典，而不是拆分字典.

   # after running previous snippet
   >>> getsizeof(vars(Foo(100, 200)))
   288
   

当然，除了为了好玩，没有什么好理由故意这么做.

如果有人想知道，Python 3.6的字典实现并没有改变这一事实.上述两种形式的词典虽然仍然可用，但只是进一步压缩了(dict.__sizeof__的实现也发生了变化，因此getsizeof返回的值应该会出现一些差异.)