فضای ذخیره سازی در متغیرها

  • مدرس : علی بیگدلی
  • تاریخ انتشار: 1405/01/31
  • تعداد بازدید: 124

۱. اعداد صحیح (int)

اعداد صحیح در پایتون محدودیت اندازه ندارند، اما فضای اولیه آن‌ها ثابت است. یک عدد صحیح معمولی حدود ۲۸ بایت فضا می‌گیرد.

اعداد در پایتون Immutable (تغییرناپذیر) هستند. این یعنی اگر عددی را تغییر دهید، پایتون عدد جدید را در یک آدرس حافظه جدید ذخیره می‌کند و متغیر را به آن آدرس جدید هدایت می‌کند.

اعداد صحیح کوچک (تا ۲۸-۳۰ بیت) در داخل خود ساختار شیء ذخیره می‌شوند. اما وقتی عدد بزرگ‌تر شود، پایتون از یک آرایه داخلی برای نگهداری "بخش‌های" عدد استفاده می‌کند.

10       # 28 بایت
100      # 28 بایت
1000     # 28 بایت
1000000  # 28 بایت
# توضیح:
# اعداد کوچک (تا 2^30) همه 28 بایت فضا می‌گیرند.
# فقط وقتی عدد خیلی بزرگ شود (مثلاً 10^20) فضای بیشتری نیاز است.

مثال مقایسه‌ای

عدد حافظه توضیح
1 28 بایت حداقل فضای int
1,000,000 28 بایت هنوز در همان محدوده کوچک
1,000,000,000,000 32 بایت شروع به بزرگ شدن کرد

۲. اعداد اعشاری (float)

اعداد اعشاری همیشه ۲۴ بایت فضا می‌گیرند، چه کوچک باشند چه بزرگ.

1.0        # 24 بایت
3.14       # 24 بایت
1000.5     # 24 بایت
1e100      # 24 بایت (عدد بسیار بزرگ)
# توضیح:
# تمام اعداد float دقیقاً 24 بایت هستند.
# این به دلیل استاندارد IEEE 754 است.

محدودیت مقدار

  • حداکثر عدد float تقریباً: 1.8 * 10^308
  • حداقل عدد غیرصفر: 5 * 10^-324
  • دقت: حدود ۱۵-۱۷ رقم اعشار
x = 1.7976931348623157e+308  # نزدیک به حداکثر
print(x)  # 1.7976931348623157e+308
y = x * 2
print(y)  # inf (بی‌نهایت - چون از حد فراتر رفت)

۳. رشته‌ها (str)

در پایتون ۳ و بالاتر، رشته‌ها از حالت فشرده (Compact) استفاده می‌کنند. این یعنی فضای حافظه دقیقاً متناسب با تعداد کاراکترهاست.

""        # 41 بایت (فقط هزینه پایه)
"A"       # 42 بایت (41 + 1)
"Hi"      # 43 بایت (41 + 2)
"Hello"   # 46 بایت (41 + 5)
# توضیح:
# در پایتون‌های مدرن، هزینه پایه حدود 41 بایت است.
# هر کاراکتر انگلیسی (ASCII) دقیقاً 1 بایت فضا می‌گیرد.

مثال‌های مختلف

رشته طول حافظه توضیح
"" 0 41 بایت فقط هزینه پایه
"Hi" 2 43 بایت 41 + 2
"Hello World" 11 52 بایت 41 + 11
"س" 1 60 بایت ساختار یونیکد (فضای بیشتر برای کاراکتر غیر-ASCII)
"سلام" 4 66 بایت ۴ کاراکتر فارسی با ساختار یونیکد

۴. بولین (Boolean)

در پایتون، bool یک زیرمجموعه (subclass) از int است. مقدار True معادل ۱ و False معادل ۰ است. با این حال، از نظر حافظه، یک شیء بولین همان ساختار یک شیء عدد صحیح کوچک را دارد.

True   # 28 بایت
False  # 28 بایت
# توضیح:
# هر شیء بولین 28 بایت فضا می‌گیرد.
# این مقدار دقیقاً مشابه یک عدد صحیح کوچک (int) است.
# در واقع True 1 و False 0 از نظر حافظه مشابه هستند.

چرا بولین ۲۸ بایت است؟

هر شیء در پایتون یک Object Header دارد که شامل موارد زیر است:

  • Reference Count: شمارنده ارجاع (معمولاً ۸ بایت)
  • Type Pointer: اشاره‌گر به نوع شیء (معمولاً ۸ بایت)
  • Value: مقدار واقعی (برای int/bool معمولاً ۸ بایت)

جمع این بخش‌ها حدود ۲۴ تا ۲۸ بایت می‌شود (بسته به سیستم و نسخه پایتون).

۵. None

مقدار None یک شیء یکتا است. در پایتون فقط یک نمونه از NoneType وجود دارد. یعنی تمام متغیرهایی که None هستند، به یک شیء واحد در حافظه اشاره می‌کنند.

None  # 16 بایت
# توضیح:
# اما نکته مهم این است که هیچ فضای اضافی برای داده‌ی واقعی نیاز نیست،
# چون خود شیء None ثابت و یکتا است.

مقایسه نهایی

نوع داده حافظه مصرفی توضیح
bool (True/False) 28 بایت مشابه int کوچک
None 16 بایت شیء یکتا، همه به یک نقطه اشاره می‌کنند
int (کوچک) 28 بایت حداقل فضای عدد صحیح

نکات تکمیلی

  • هر سه نوع bool و int (کوچک) در پایتون ۶۴ بیتی حدود ۲۸ بایت فضا می‌گیرند.
  • تفاوت اصلی در محتوا است، نه در حجم حافظه برای مقادیر ساده.
  • اگر می‌خواهید حافظه کمتری مصرف کنید، از None برای نشان دادن "عدم وجود مقدار" استفاده کنید، نه از رشته خالی یا لیست خالی (که فضای بیشتری دارند).
  • در عمل، تفاوت ۴-۸ بایتی بین این انواع برای برنامه‌های معمولی ناچیز است، اما در دیتابیس‌ها یا پردازش میلیون‌ها رکورد می‌تواند تأثیرگذار باشد.

ثبت دیدگاه

نکته: آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد
0/600

دیدگاه کاربران (1)

avatar
امیرحسین عظیمی
16 , تیر , 1405 - 17:24 بعد از ظهر

این یکی درس واقعا جذاب بود به جای استرینگ خالی none بزاریم

نکته: آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد
0/600

آموزش جامع پایتون

جلسات دوره
آشنایی با دوره و بخش های مختلف
برنامه نویسی و تفاوت آن با کد نویسی
پیش نیاز های یک برنامه نویس
فلوچارت تاثیر آن در انتقال مطلب
نقش معماری کامپیوتر در برنامه نویسی
حل مسئله و الگو های حل مسئله چیست؟
پیشینه ای از زبان های برنامه نویسی و دلیل تشکیل چندین زبان
تفاوت زبان های مفسری و کامپایلری
معرفی زبان برنامه نویسی پایتون و ویژگی ها و تفاوت هایش
نسخه های مختلف پایتون و نحوه نصب
شروع برنامه نویسی با پایتون
انواع data type
رشته یا String
متغیر ها یا Variables
فضای ذخیره سازی در متغیرها
توابع بولین و مقایسه
شرط ها و دستورات if
منطق های بولین
حلقه های while
لیست در پایتون
عملیات ها در لیست
توابع در لیست
range
حلقه for
dictionary
توابع در dictionary
set در پایتون
list slices
آشنایی با tuple
list comprehension
string format
اپراتور match case
تابع در پایتون
توابع pure و impure
کامنت گذاری در پایتون
توابع به عنوان شئ
استفاده از args و kwargs
ماژول در پایتون
عملگر Walrus
کتابخانه های استاندارد pip
استفاده از mirror ها در نصب پکیج
دیگر پکیج منیجر های پایتون
اهمیت در مدیریت نسخه ماژول ها
مدیریت خطا یا exception handling
جزئیات بیشتر در مدیریت خطا
raising exception
assertion
کار با فایل متنی در پایتون
مدیریت فایل های excel و csv در پایتون
توابع کاربردی
lambda functions
map و filter و sorted
generators
decorators
توابع بازگشتی یا recursive functions
کلاس ها در پایتون
class attribute vs object attributes
متد در کلاس
انواع متد ها در کلاس
مفاهیم magic methods
inheritance
encapsulation
abstraction
polymorphism
composition
custom exceptions
مدیریت حافظه و چرخه عمر شیء در پایتون
typing در کلاس ها
dataclass در پایتون
محیط مجازی یا virtual environment
نصب و استفاده از virtualenv
استفاده از env
آشنایی با requests
آشنایی و کار با json
ویژگی های دیگر در request
کد تمیز چیست
مقدمه ای بر pep8
ابزار های بررسی استاندارد pep8
reformat و استفاده از black
نام گذاری مناسب
معرفی arg و Argparser
ماژول logging
معرفی ماژول OS
معرفی ماژول Datetime
کار با ماژول sys
کار با ماژول path
کار با ماژول subprocess
آشنایی با Regex و استفاده از re
اشنایی با pickle
آشنایی با configparser
آشنایی با functools و lru cache
سخن پایانی
بازگشت به صفحه دوره