python 객체 생성과 interning

python 객체 생성 방식

• 모든 데이터 타입은 <class 'object'>의 subclass
  • tip: bool은 int의 subclass이다!
    
  • 변수는 객체를 참조함
    • C에서의 포인터와 유사
    • 객체를 참조만 하기에 변수에는 타입이 없음 → dynamic typing
    • 객체를 참조하는 변수가 없어지면 객체의 메모리 할당이 해제된다. (refcount가 0이 될때)

int, str type의 특징

• built-in type
• immutable type : 객체 내부 값을 수정할 수 없다.
  : string의 slicing, concatenation → 새로운 string 객체 생성
• python 실행 과정에서 생성되는 int, str 객체들
  → user code 실행 전에 이미 memory에 위치하게됨
  → interning :

  storing only one copy of each distinct string value in memory

integer interning

• -5~256의 값은 각각의 객체가 1개
  https://docs.python.org/3.8/c-api/long.html?highlight=fromlong#c.PyLong_FromLong

  The current implementation keeps an array of integer objects for all integers between -5 and 256, when you create an int in that range you actually just get back a reference to the existing object. `

  • 해당 범위의 integer 값들은 python 실행 시 메모리에 위치해, 계속 재사용됨.
    → 새로운 변수를 만들면, 새로운 int 객체가 만들어지지 않고 항상 intern된 int 객체를 참조함.
    • 예시 코드
      
      • 256을 참조하는 변수 → 같은 객체를 참조함.
      • 65537를 참조하는 변수 → 다른 객체를 참조함.

• optimizer의 precalculation

  • compile time에 가능한 계산을 미리 수행하여 코드 최적화
    → 256보다 큰 int도 interning이 된다.
    
    1. (왼쪽) code 두줄이 동시에 입력되어 compile time 최적화가 적용됨. 따라서 큰 값의 integer도 interning이 됨.
    2. (오른쪽) code 두줄이 따로 입력되는 경우에는 큰 값의 integer는 interning되지 않음.
       
       
  • -5~256 범위의 int는 run-time 할당에도 intern된 값을 참조
    
    1. code 두줄이 따로 입력되어도, -5~256의 integer를 가리키는 변수는 항상 기존에 interning된 값을 참조한다.
       

string interning

• optimizer의 precalculation 과정에서 string interning이 적용된다.
• string interning 기준
  1. a-z, A-Z, 0-9, _로만 이루어진 string
     underscore가 아닌 space, hyphen이 들어간 string은 interning이 되지 않는다.
     
  2. 기준 길이 이하의 string
     
     
     20자리를 넘는 string은 interning이 되지 않는다. (python 3.6)
     
• manual interning
  • run-time concatenation은 기본적으로 interning을 하지 않음
  • sys.intern() 으로 manually interning이 가능하다.

    >>> import sys
    >>> s1 = "strin"
    >>> s2 = s1 + "g"
    >>> s2 is "string"
    False
    >>> sys.intern(s3) is "string"
    True

interning의 의의

https://stackabuse.com/guide-to-string-interning-in-python/

• Advantages
  1. Saving Memory
  2. Fast Comparisons 
     • =가 아닌 is로 비교
  3. Fast Dictionary Lookups
     • 2. 와 동일한 이유
• Disadvantages
  1. Memory Cost
     • string이 많고, 비교는 적을 때는 유용하지 않다.
  2. Time Cost
     • intern() 함수의 호출 비용이 높음 (interned table을 계속 관리해야하는 소요)
  3. Multi-threaded Environments
     • interned memory는 global resource → synchronization 과정의 cost를 고려해야함.