面试题：Python中字符串不可变特性在内存管理方面有何优势？

Question

请阐述Python字符串不可变特性在内存管理方面的优势，并举例说明如何利用这一优势优化内存使用。

Answer 1

字符串不可变特性在内存管理方面的优势

1. 共享机制：由于字符串不可变，Python 可以采用字符串驻留（string interning）机制。多个指向相同字符串值的变量可以共享同一块内存空间。这样，相同内容的字符串在内存中只需存储一份，减少了内存的重复占用。例如，当程序中有大量重复的短字符串时，这种机制能显著节省内存。
2. 哈希值固定：不可变特性使得字符串的哈希值在其生命周期内保持不变。这有利于 Python 高效地使用哈希表，如字典（dict）和集合（set）。因为哈希表依赖于对象的哈希值来快速定位数据，字符串的固定哈希值可以提高查找、插入和删除操作的效率，从而间接优化内存使用，避免频繁地重新计算哈希值和调整哈希表结构。

利用这一优势优化内存使用的示例

# 创建多个相同的字符串变量
str1 = "hello"
str2 = "hello"
str3 = "hello"

# 查看内存地址，发现它们指向同一块内存
print(id(str1))
print(id(str2))
print(id(str3))

在上述代码中，虽然创建了三个字符串变量 str1、str2 和 str3，但由于它们的值都是 "hello"，Python 会让它们共享同一块内存，通过 id() 函数可以看到它们的内存地址相同，从而节省了内存空间。在处理大量相同内容的字符串时，这种优化效果会更加明显。