面试题：Python垃圾回收机制之引用计数

Question

请简述Python垃圾回收机制中引用计数的工作原理，并举例说明在什么情况下对象的引用计数会增加和减少。

Answer 1

引用计数工作原理

Python 中的每个对象都维护一个引用计数，记录当前指向该对象的引用（变量）的数量。当引用计数变为 0 时，对象所占用的内存就会被立即释放。这是一种实时的垃圾回收方式，优点是回收及时，不会像标记 - 清除或分代回收那样需要暂停程序运行来进行大规模垃圾回收。

引用计数增加的情况

1. 变量赋值：当一个新变量被赋值为一个对象时，该对象的引用计数增加。

a = [1, 2, 3]  # 列表对象 [1, 2, 3] 的引用计数增加1，因为变量a指向了它
b = a  # 列表对象的引用计数又增加1，因为变量b也指向了它

2. 作为函数参数传递：对象作为参数传递给函数时，函数内部对该对象的引用会使对象引用计数增加。

def func(lst):
    pass

my_list = [4, 5, 6]
func(my_list)  # 列表对象 [4, 5, 6] 的引用计数在函数func内增加

3. 作为容器对象的元素：当对象被添加到容器（如列表、字典等）中时，该对象的引用计数增加。

d = {'key': [7, 8, 9]}  # 列表对象 [7, 8, 9] 的引用计数增加，因为它成为了字典d中一个值

引用计数减少的情况

1. 变量被重新赋值：如果变量被赋予新的值，那么原来指向的对象的引用计数就会减少。

c = [10, 11, 12]
c = None  # 列表对象 [10, 11, 12] 的引用计数减少1，因为变量c不再指向它

2. 变量离开作用域：当变量所在的作用域结束时，变量对对象的引用消失，对象的引用计数减少。

def local_scope():
    local_list = [13, 14, 15]
    # 函数结束时，local_list离开作用域，列表对象 [13, 14, 15] 的引用计数减少1

local_scope()

3. 从容器对象中移除：当对象从容器中移除时，对象的引用计数减少。

my_dict = {'item': [16, 17, 18]}
del my_dict['item']  # 列表对象 [16, 17, 18] 的引用计数减少1，因为它从字典中被移除