为啥对 Python 值的引用（即函数参数）存储在 CPython 的堆栈（帧）中？

Posted 2023-02-19

【中文标题】为啥对 Python 值的引用（即函数参数）存储在 CPython 的堆栈（帧）中？

【英文标题】：Why are references to python values, that are function parameters, stored on the stack(frame) in CPython?为什么对 Python 值的引用（即函数参数）存储在 CPython 的堆栈（帧）中？

【发布时间】：2022-01-20 04:52:42

【问题描述】：

Python 使用引用计数。这意味着，如果不再引用某个值，则该值的内存将被回收。或者换句话说。只要至少还有一个剩余引用，就不会删除obj，也不会释放内存。

让我们考虑以下示例：

def myfn():                    
    result = work_with(BigObj()) # reference 1 to BigObj is on the stack frame.
                                 # Not yet counting any 
                                 # reference inside of work_with function
                                 # after work_with returns: The stack frame 
                                 # and reference 1 are deleted. memory of BigObj  
                                 # is released
    return result             

def work_with(big_obj):       # here we have another reference to BigObj
    big_obj = None            # let's assume, that need more memory and we don't  
                              # need big_obj any_more
                              # the reference inside work_with is deleted. However,
                              # there is still the reference on the stack. So the                                                                           
                              # memory is not released until work_with returns
    other_big_obj = BigObj()  # we need the memory for another BigObj -> we may run  
                              # out of memory here

所以我的问题是：

为什么 CPython 对传递给堆栈上的函数的值持有额外的引用？这背后有什么特殊目的，还是只是一个“不幸”的实现细节？

我对此的第一个想法是： 防止引用计数降至零。但是，我们在被调用函数中仍然有一个活动引用。所以这对我来说没有任何意义。

【问题讨论】：

我认为这背后没有任何理由。这正是 CPython 在函数调用中实现临时引用的方式。出于同样的原因，sys.getrefcount() 给原始引用 +1，因为堆栈帧中的临时引用。

这可能是相关的：***.com/questions/46144076/…

非常有趣。行为从 3.5（无附加参考）更改为 3.6（有附加参考）。

【参考方案1】：

这是 CPython 将参数传递给函数的方式。 frame 持有对其参数的引用以允许传递临时对象。并且框架只有在函数返回时才会被销毁，所以所有参数在函数调用过程中都会得到一个额外的引用。

这就是为什么sys.getrefcount 的文档说：

返回的计数通常比您预期的高一，因为它包含（临时）引用作为 getrefcount() 的参数。

事实上，在被调用者中，对参数的引用被称为借用引用，这意味着被调用者永远不必递减它。因此，当您将其设置为None 时，它不会破坏该对象。

一个不同的实现是可能的，被调用者应该减少对其参数的引用。这样做的好处是可以立即销毁临时人员。但缺点是被调用者应该显式地减少其所有参数的引用计数。在 C 级别，引用计数已经很乏味了，我假设 Python 实现者为了简单而做出了这种选择。

顺便说一句，只有在将大型临时对象传递给不是最常见用例的函数时才有意义。

TL/DR：恕我直言，阻止函数立即销毁临时函数并没有真正的理由，这只是 CPython 中函数的一般实现的结果。