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Python 中 None 的内存模型是什么?

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-01-19 16:31:02

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来源于php中文网

原创

None 是 Python 中全局唯一的不可变单例对象,属于 NoneType 类型,启动时即创建并固定内存地址;其内存占用极小(约16字节),所有引用共享同一实例,语义上表示“无返回值”或“未定义值”。

python 中 none 的内存模型是什么?

Python 中的 None 是一个单例对象,全局唯一,所有对 None 的引用都指向同一块内存地址。

None 是一个不可变的单例对象

Python 在启动时就创建了唯一的 None 实例,并将其绑定到内置名称 None。它属于 NoneType 类型,且不能被继承或实例化。任何地方写的 None,本质上都是对这个固定内存地址的引用。

  • 你可以用 id(None) 查看其内存地址,多次调用结果始终相同
  • None is None 恒为 True,而 None == None 也恒为 True,但推荐用 is 判断,因为语义更准确、性能略优
  • 试图给 None 赋值(如 None = 1)在 Python 3 中会触发 SyntaxError,它是保留常量

None 在内存中占用极小且固定的空间

None 作为单例,在 CPython 实现中对应一个静态定义的全局 C 结构体 PyNoneObject,本质上只是一个带类型头的空对象。它不携带额外数据,所以实际占用内存非常小(通常为 16 字节左右,取决于平台和 Python 版本,含 PyObject 头部)。

  • 它不像字符串或列表那样动态分配堆内存,也不参与引用计数的频繁增减(除了被引用时)
  • 即使你写一百万个变量都赋值为 None,它们共享同一份底层数据,不会额外消耗对象本体内存
  • 可通过 sys.getsizeof(None) 查看其大小(注意:该函数返回的是对象本身开销,不含引用所占空间)

None 和其他“空值”的本质区别

None 不是 0、空字符串 ''、空列表 [] 或布尔值 False,它是一个独立的、有明确语义的特殊对象:表示“无返回值”或“未定义值”。

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  • 函数没有显式 return 时,默认返回 None;这是语言机制,不是约定
  • NoneNoneType 的唯一实例,而 False 属于 bool0 属于 int,类型不同,内存布局完全不同
  • 虽然 bool(None) is False,但这只是布尔上下文的转换规则,不代表它们等价或共享内存

实际使用中的内存相关注意事项

日常编码中几乎无需关心 None 的内存细节,但理解其单例特性有助于写出更清晰、安全的代码。

  • 判断函数是否返回了有效结果,应写 if result is not None:,而非 if result:(避免误判 0False、空容器等)
  • 作为字典默认值或可选参数占位符时(如 def f(x=None):),利用的是它的唯一性和轻量性,不会带来额外内存负担
  • 序列中存储大量 None(如稀疏数组模拟)并不会比存储整数更省空间,因为每个引用仍需存储指针(8 字节/引用),但对象本体只存一份

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