在 Python 中查找列表的第二個元素的地址

Question

首先，這個問題只是為了更好地理解 Python 的 memory 管理，我知道指針的使用違背了 Python 的理念。 但我只是想知道我們是否可以做到。

在C中，如果我的理解是正確的，數組變量只是一個指向一系列塊中第一個memory塊的指針。 也就是說，我們可以做以下所有事情：

1. 打印指針的地址
2. 打印指針的值
3. 從指針的地址中找到指針的值
4. 通過將塊大小（例如，32）添加到數組第一個元素的 memory 地址來找到數組第二個元素的地址。
5. 即使我們只知道數組中第一個元素的 memory 地址，也打印數組第二個元素的值。

（以上幾點如有錯誤還請指正）

我的問題是，我們可以在 Python 中實現類似的東西嗎？ 據我所知，我們可以：

1. 使用 id() 找到變量的 memory 地址（假設我們堅持使用 CPython）；
2. 如果我們知道一個變量的memory地址，我們可以用下面的代碼找到它的值

>>> import ctypes
>>> var = 10
>>> address = id(var)
>>> print(address)
140654547704400
>>> print(ctypes.cast(address, ctypes.py_object).value)
10

但是，這種方法只有在我們處理“簡單”變量時才有效，例如 integer。 如果我聲明一個列表並調用 id()：

>>> arr = [1, 1.414, 2.718, 3.141]
>>> id(arr)
140654545282880
>>> id(arr[1])
140654545480880
>>> id(1.414)
140654545480880

我將從id(arr[1])得到的是 1.414 的地址，而不是列表arr的第二個元素的地址。 我想要得到的是 140654545282912 = id(arr) + 32。

所以問題是，我們是否有可能找到列表的第二個元素的地址，而不是它在 Python 中引用的變量的地址？

Answer 1

在 Python 中，一切都是 object，甚至像int這樣的原始數據類型。 如果是list ，這將是具有以下定義的PyListObject ：

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    /* Vector of pointers to list elements.  list[0] is ob_item[0], etc. */
    PyObject **ob_item;

    /* ob_item contains space for 'allocated' elements.  The number
     * currently in use is ob_size.
     * Invariants:
     *     0 <= ob_size <= allocated
     *     len(list) == ob_size
     *     ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0
     * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations.
     *
     * Items must normally not be NULL, except during construction when
     * the list is not yet visible outside the function that builds it.
     */
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;

正如您在注釋中看到的， ob_item結構成員保存指向列表元素的指針。

In summary, a list in Python is an object and it's not equivalent to arrays in C where the name of an array can be used as a pointer to the first element in the array so you can do pointer arithmetic.