[Python] 파이썬 이해하기

아래 링크를 참조하여 공부 목적으로 작성한 글입니다.

Understanding Python variables and Memory Management
파이썬의 모든 것은 Object이다
파이썬 Object Interning
python 메모리 관리
C++ 변수, 초기화 및 할당

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C++을 얕게 알고 있다보니 Python 공부하면서 자꾸만 혼동되는 내용이 있어 관련된 내용을 모아 정리해 본다.

1. 변수 차이

C++에서 int형 변수를 선언한 후 값을 저장하고 이를 다른 변수에도 저장하는 과정은 다음과 같다.

int a = 1;
int b = a;

1. 4 Byte(int) 만큼의 메모리를 할당한 후 a라고 이름 붙인다.
2. a에 5를 저장한다.
3. 다시 4 Byte 만큼의 메모리를 할당한 후 b라고 이름 붙인다.
4. a에 저장된 5를 b에 저장한다.

메모리를 확인하면 다음과 같다.

    int a = 1;
    int b = a;
    
    cout<<&a<<endl;
    cout<<&b<<endl;
    
    => 0x7ffc36eef698
       0x7ffc36eef69c

변수 b와 a의 주소값은 다르다. 왜 Why?(🐿️) 각 변수에 주소가 할당되기 때문이다.
아래 예시를 보면 이해하기 쉽다.

    int a = 1;
    a = 2;
    int b = a;
 

위 코드를 실행하면서 생기는 단계별 변화를 그림으로 표현했다.

고유한 변수의 주소인 박스의 이름은 변하지 않고 그때 그때 실행마다 내용물(값)만 바뀐다.


그럼 Python에선 어떻게 변수가 선언되고 할당될까.

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파이썬에서는 모든 것(부울, 정수, 실수, 문자열, 데이터 구조, 함수, 프로그램)이 객체(Object)로 구현되어 있다. … 파이썬 변수의 핵심을 살펴보자. 변수는 단지 이름일 뿐이다. 할당한다는 의미는 값을 복사하는 것이 아니다. 데이터가 담긴 객체에 그냥 이름을 붙이는 것이다. 그 이름은 객체 자신에 포함되는 것이라기보다는 객체의 참조다. 이름을 포스트잇처럼 생각하자. (Introducing Python p.42-43)

Python에선 메모리 상에 할당된 객체를 a와 b라는 변수가 가리키게 된다. 변수만의 고유의 메모리는 존재하지 않는다. 변수 a,b에 5라는 값을 할당하는 과정은 다음과 같다.

a = 1
b = a

1. 1이라는 정수 타입의 객체가 메모리에 할당된다.
2. 이 객체의 주소를 a라는 변수가 바인딩한다.
3. b는 a가 가리키는 대상을 바인딩한다.

같은 주소를 가리키기 때문에 a, b ,1 의 id를 구하면 모두 같은 결과가 나오게 된다.

 x = 1
 y = x
 id(1)
140706521527120
 id(x)
140706521527120
 id(y)
140706521527120

이번에도 예시를 통해 확인해보자.

    a = 1
    a = 2
    b = a

위 코드를 실행하면서 생기는 단계별 변화를 그림으로 표현했다.



고유한 객체에 변수들이 할당된다. 이때 1에 할당되는 변수가 없어지자 1은 없어지게 되는데 이는 Python이 메모리 관리를 하기 때문이다.

C++에선 변수가 Python에선 변수가 바인딩된 객체가 고유하다.
따라서 C++에서 변수에 저장된 값이 같더라도 주소값은 다르며 Python에선 객체마다 주소 값이 다르다.

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2. 객체 재사용

Python에선 값이 변경되지 않는 immutable 객체의 경우 이미 생성된 객체를 재사용해 메모리 사용을 줄일 수 있다. 이와 같은 방법을 Object Interning라고 하며 CPython의 경우 아래 조건에 해당될 경우 진행한다.

str : 20자 미만의 공백을 포함하지 않는 문자열
int : -5 부터 256 사이의 정수

코드를 통해 확인하면 다음과 같다.

i = 10
j = 10
print(id(i), id(j), i is j) #2008444256 2008444256 True
 
x = 257
y = 257
print(id(x), id(y), x is y) #2611825055632 2611825055568 False

int가 설정한 범위를 넘어가자 Object Interning이 되지 않아 id값이 서로 다름을 확인할 수 있다.