Python GC機制
對於Python這種高級語言來說，開發者不需要自己管理和維護內存。Python採用了引用計數機制為主，標記-清除和分代收集兩種機制為輔的垃圾回收機制。
首先，需要搞清楚變量和對象的關係：
變量：通過變量指針引用對象。變量指針指向具體對象的內存空間，取對象的值。對象，類型已知，每個對象都包含一個頭部信息（頭部信息：類型標識符和引用計數器）
引用計數
python裡每一個東西都是對象，它們的核心就是一個結構體：PyObject，其中ob_refcnt就是引用計數。當一個對象有新的引用時，ob_refcnt就會增加，當引用它的對象被刪除，ob_refcnt就會減少。當引用計數為0時，該對象生命就結束了。
typedef struct_object { int ob_refcnt; struct_typeobject *ob_type;} PyObject;#define Py_INCREF(op) ((op)->ob_refcnt++) //增加計數#define Py_DECREF(op) \ //減少計數 if (--(op)->ob_refcnt != 0) \ ; \ else \ __Py_Dealloc((PyObject *)(op))可以使用sys.getrefcount()函數獲取對象的引用計數，需要注意的是，使用時會比預期的引用次數多1，原因是調用時會針對於查詢的對象自動產生一個臨時引用。
下面簡單展現一下引用計數的變化過程。
一開始創建3個對象，引用計數分別是1。之後將n1指向了新的對象"JKL"，則之前的對象「ABC」的引用計數就變成0了。這時候，Python的垃圾回收器開始工作，將「ABC」釋放。接著，讓n2引用n1。「DEF」不再被引用，「JKL」因為被n1、n2同時引用，所以引用計數變成了2。
>>> n1 = "ABC">>> n2 = "DEF">>> n3 = "GHI">>> sys.getrefcount(n1)2>>> sys.getrefcount(n2)2>>> sys.getrefcount(n3)2>>> n1 = "JKL">>> sys.getrefcount(n1)2>>> n2 = n1>>> sys.getrefcount(n1)3>>> sys.getrefcount(n2)3>>> sys.getrefcount(n3)2優缺點：
優點：實時性好。一旦沒有引用，內存就直接釋放了。實時性還帶來一個好處：處理回收內存的時間分攤到了平時。
缺點：維護引用計數消耗資源；循環引用無法解決。
如下圖，典型的循環引用場景。對象除了被變量引用n1、n2外，還被對方的prev或next指針引用，造成了引用計數為2。之後n1、n2設成null之後，引用計數仍然為1，導致對象無法被回收。
標記-清除、分代收集
Python採用標記-清除策略來解決循環引用的問題。但是該機制會導致應用程式卡住，為了減少程序暫停的時間，又通過「分代回收」(Generational Collection)以空間換時間的方法提高垃圾回收效率。詳見Python垃圾回收機制！非常實用
Python C擴展的引用計數
Python提供了GC機制，保證對象不被使用的時候會被釋放掉，開發者不需要過多關心內存管理的問題。但是當使用C擴展的時候，就不這麼簡單了，必須需要理解CPython的引用計數。
當使用C擴展使用Python時，引用計數會隨著PyObjects的創建自動加1，但是當釋放該PyObjects的時候，我們需要顯示的將PyObjects的引用計數減1，否則會出現內存洩漏。
#include "Python.h"void print_hello_world(void) { PyObject *pObj = NULL; pObj = PyBytes_FromString("Hello world\n"); /* Object creation, ref count = 1. */ PyObject_Print(pLast, stdout, 0); Py_DECREF(pObj); /* ref count becomes 0, object deallocated. * Miss this step and you have a memory leak. */}有亮點尤其需要注意：
PyObjects引用計數為0後，不能再訪問。類似於C語言free後，不能再訪問對象。Py_INCREF、Py_DECREF必須成對出現。類似於C語言malloc、free的關係。Python有三種引用形式，分別為 「New」, 「Stolen」 和「Borrowed」 引用。
New引用
通過Python C Api創建出的PyObject，調用者對該PyObject具有完全的所有權。一般Python文檔這樣體現：
PyObject* PyList_New(int len) Return value: New reference. Returns a new list of length len on success, or NULL on failure.針對於New引用的PyObject，有如下兩種選擇。否則，就會出現內存洩漏。
使用完成後，調用Py_DECREF將其釋放掉。void MyCode(arguments) { PyObject *pyo; ... pyo = Py_Something(args); ... Py_DECREF(pyo);}將引用通過函數返回值等形式傳遞給上層調用函數，但是接收者必須負責最終的Py_DECREF調用。將引用通過函數返回值等形式傳遞給上層調用函數，但是接收者必須負責最終的Py_DECREF調用。void MyCode(arguments) { PyObject *pyo; ... pyo = Py_Something(args); ... return pyo;}使用樣例：
static PyObject *subtract_long(long a, long b) { PyObject *pA, *pB, *r; pA = PyLong_FromLong(a); /* pA: New reference. */ pB = PyLong_FromLong(b); /* pB: New reference. */ r = PyNumber_Subtract(pA, pB); /* r: New reference. */ Py_DECREF(pA); /* My responsibility to decref. */ Py_DECREF(pB); /* My responsibility to decref. */ return r; /* Callers responsibility to decref. */}// 錯誤的例子，a、b兩個PyObject洩漏。r = PyNumber_Subtract(PyLong_FromLong(a), PyLong_FromLong(b));Stolen引用
當創建的PyObject傳遞給其他的容器，例如PyTuple_SetItem、PyList_SetItem。
static PyObject *make_tuple(void) { PyObject *r; PyObject *v; r = PyTuple_New(3); /* New reference. */ v = PyLong_FromLong(1L); /* New reference. */ /* PyTuple_SetItem "steals" the new reference v. */ PyTuple_SetItem(r, 0, v); /* This is fine. */ v = PyLong_FromLong(2L); PyTuple_SetItem(r, 1, v); /* More common pattern. */ PyTuple_SetItem(r, 2, PyUnicode_FromString("three")); return r; /* Callers responsibility to decref. */}但是，需要注意PyDict_SetItem內部會引用計數加一。
Borrowed引用
Python文檔中，Borrowed引用的體現：
PyObject* PyTuple_GetItem(PyObject *p, Py_ssize_t pos) Return value: Borrowed reference.Borrowed 引用的所有者不應該調用 Py_DECREF()，使用Borrowed 引用在函數退出時不會出現內存洩露。。但是不要讓一個對象處理未保護的狀態Borrowed 引用，如果對象處理未保護狀態，它隨時可能會被銷毀。
例如：從一個 list 獲取對象，繼續操作它，但並不遞增它的引用。PyList_GetItem 會返回一個 borrowed reference ，所以 item 處於未保護狀態。一些其他的操作可能會從 list 中將這個對象刪除（遞減它的引用計數，或者釋放它），導致 item 成為一個懸垂指針。
bug(PyObject *list) { PyObject *item = PyList_GetItem(list, 0); PyList_SetItem(list, 1, PyInt_FromLong(0L)); PyObject_Print(item, stdout, 0); /* BUG! */}no_bug(PyObject *list) { PyObject *item = PyList_GetItem(list, 0); Py_INCREF(item); /* Protect item. */ PyList_SetItem(list, 1, PyInt_FromLong(0L)); PyObject_Print(item, stdout, 0); Py_DECREF(item);}本文為阿里雲原創內容，未經允許不得轉載。