python修改列表的值时的地址变化，一个蛮有意思的小实验
这事算是告一段落了
2020.9.6号更新
最终总结 最终总结 python中 list 到底是怎么实现的，内存里面是怎么存放的
昨晚和死党聊天的时候，提到一个问题，说python变量的作用域是个有意思的东西，然后就随口说了几句，因为我之前比较熟 c 和 c++ 所以都习惯先定义在使用（Python里面就是先赋值再使用，使用之前我一定要保证他指向的内存里面有我想要的东西），所以一般我都没遇到他说的问题.。然后我就突然来了一句，“你说改变列表值是在原地址上修改呢，还是新开辟内存放一个值，然后把这个内存起个别名”
例如 a = [1,2,3,4] ，a[1] = 20 我想把 2 改成 20 ，是在原来 a[1] 的地址上改呢？还是我从新开辟了一个内存来放 20 这个数，然后给这个内存起了一个别名叫 a[1]
这篇文章的起源就是来自这儿，列表到底是顺序存储还是链式存储，也是个问题
首先看看一个简单的例子
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a.append(5)
print("添加一个元素后各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a.append(6)
print("再添加一个元素后各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
添加一个元素后各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
8791490614432
再添加一个元素后各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
8791490614432
8791490614464
可以看到 a[0] 的 id 是 8791490614304 ， a[1] 是8791490614336，一直到 a[4]是 8791490614432，每两个之间 32 位（4字节，符合我们 int 型 4 字节的印象），看到这个我们猜测 list 是顺序结构的，
问题来了
看下面的例子
a = [1,2,3,4]
print(a)
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a[1] = 20
print(a)
print(id(a[1]))
输出
[1, 2, 3, 4]
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
[1, 20, 3, 4]
8791490614912
我们 a[1] = 20 想把 2 改成 20 ，改完后发现 a[1] 的 id 变了，原来是 8791490614336，现在变成了8791490614912，相差 576bit（位），也就是 72byte（字节），而且输出的列表也的确是变成了20 ，这就怪了
我来点骚操作，我在后面 append 添加16个数（16个数加a[1] 后面的 a[2]、a[3] 总共18个数刚好72字节）又会是啥情况呢，先试试添加一个是不是从 8791490614400 到 8791490614432
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a[1] = 20
print("修改后的a[1]id：",id(a[1]))
a.append(5)
print("添加一个元素最后元素id:",id(a[-1]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
修改后的a[1]id： 8791490614912
添加一个元素最后元素id: 8791490614432
看到，的确是 8791490614432 ，好的我们开始骚操作，添加16个后看看情况
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a[1] = 20
print("修改后的a[1]id：",id(a[1]))
for i in range(16):
a.append(i+5)
print("添加18个元素后各元素id:")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
修改后的a[1]id： 8791490614912
添加18个元素后各元素id:
8791490614304
8791490614912
8791490614368
8791490614400
8791490614432
8791490614464
8791490614496
8791490614528
8791490614560
8791490614592
8791490614624
8791490614656
8791490614688
8791490614720
8791490614752
8791490614784
8791490614816
8791490614848
8791490614880
8791490614912
8791490614912 出现了两次，而且和我们预料的最后一个应该是 8791490614912 也完全一致
此时输出 a 的所有元素是这样的
[1, 20, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]
那么为什么;8791490614912 出现了两次呢，原因我想我大概清楚了，因为 地址（id）是 8791490614912 的这块内存有两个别名 a[1]、a[19] ，内容都是20，
所以为什么修改成 20 地址会变到 8791490614912呢，我觉得应该是在原来的地址上往后移动了 20（目标值）-2（初始值） 个整数所占的字节，这样一来似乎 list 就是顺序存储的
但是结论还为实过早，多做下实验
为了观察下先删除最后一个再添加一个是啥情况，做了下面实验，分别测试下pop()、 remove()、del()
pop()
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
poplist = a.pop() #把 4 删掉
a.append(4) # 在[1,2,3]后面加一个4
print("删除后再添加的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
print("pop方法返回值的id：",id(poplist))
输出
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除后再添加的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
pop方法返回值的id： 8791490614400
可以看到原来列表的最后一个元素的 id 8791490614400里面还是有数的，而且这个数是4（原来列表的最后一个元素值），poplist = a.pop()只是把这个地址叫另一个别名 poplist ，然后我 append 一个 4 到列表后面，id 还是原来的 8791490614400。说明添加是在原来的地址 a[-1](即a[3]) 往后移动了4（添加的值）- 3（原列表最后一个元素的值）个整数所占的字节，再次说明是顺序存储的
为了证明我说的 添加是在原来的最后地址 a[-1] 往后移动了添加的值 - 原列表最后一个元素的值个整数所占的字节， 我再 append 一次看看情况
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
poplist = a.pop()
a.append(4)
print("删除后再添加的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
print("pop方法返回值的id：",id(poplist))
a.append(10)
print("再添加一次的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除后再添加的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
pop方法返回值的id： 8791490614400
再添加一次的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
8791490614592
可以看到从 8791490617400 跳到了8791490614592，192 / 32 = 6，6 = 10 - 4，10是添加的值，4是原列表最后一个值，是不是证明了我的观点，你可以试试 添加 104， id 肯定相差 32 *（104 - 4）= 3200位
再看看 remove() 是不是也一样呢
remove()
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a.remove(4) #把 4 删掉
a.append(4) # 在[1,2,3]后面加一个4
print("删除后再添加的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除后再添加的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
可以看到，前后 id 是一样的，和 pop 也一样
再来一个移除中间的，比如2
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
a.remove(2)
a.append(2)
print("删除后再添加的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除后再添加的各元素id：
8791490614304
8791490614368
8791490614400
8791490614336
最后一个 id 是原来 a[1] 的 id ，说明我总结的 添加是在原来的最后地址 a[-1] 往后移动了添加的值 - 原列表最后一个元素的值个整数所占的字节，是对的，差是正数就向后移，差是负数，向后移负数个，不就是向前移吗
最后看看del会有啥不同不
del()
删除最后的
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
del(a[3])
a.append(4)
print("删除后再添加的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除后再添加的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除中间的
a = [1,2,3,4]
print("原始的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
del(a[1])
a.append(2)
print("删除后再添加的各元素id：")
for i in range(len(a)):
print(id(a[i]))
输出
原始的各元素id：
8791490614304
8791490614336
8791490614368
8791490614400
删除后再添加的各元素id：
8791490614304
8791490614368
8791490614400
8791490614336
也一样，三种删除都试过了，都是一样的
总结
- list （列表）是顺序存储的
- 修改列表元素的值：在原来的地址上往后移动了
目标值 - 原始值个整数（列表数据类型）所占的字节，用来存放目标值，然后给这块地址起别名，别名就是原始值的索引。比如a[1] = 20，别名就叫a[1] - 添加：在原来的最后地址
a[-1]往后移动了添加的值 - 原列表最后一个元素的值个整数（列表数据类型）所占的字节，用来存放要添加的值，然后起个别名。这儿的别名是原列表的最后索引+1，比如原来列表有四个元素，最后索引是a[3]，进行一次添加操作后，新添加的这个元素的别名就是a[4] - 差是正数就向后移，差是负数，向后移负数个，不就是向前移吗
这儿有一些简单讨论 https://www.v2ex.com/t/484389
这儿是 github上 python实现 list 的源码 https://github.com/python/cpython/blob/3.7/Include/listobject.h#L23
