bytearray のメモリが開放されているのか不安なのですが

Question

前提・実現したいこと

昔Ｃ、Ｃ＋＋を使用していて、最近 Python を始めた者です。
環境は Python2.7 です

該当のソースコード

self.data = bytearray(['A','B','C'])
newdata = bytearray(['V','W','X','Y','Z'])
self.data = newdata

試したこと

上記のようなコードを書くと、self.data は VWXYZ の５バイトのデータになるのですが、最初に確保した ABC の３バイトのデータを格納したメモリ領域は開放されるのでしょうか？
開放が必要な場合、明示的な開放方法はあるのでしょうか？ご教示願います。

Answer 1

Pythonではガベージコレクタという仕組みが背後で自動的に作動しており、不要になったメモリ領域は自動で解放されます。

Pythonでガベージコレクタとして動いている仕組みは現時点では二種類存在しています。

参考カウンタ

すべてのオブジェクトは内部的に参照カウントの値を持ちます。単純化した例を以下に示します。

# 「10」というオブジェクト（厳密にはリテラル10を評価して得られるオブジェクト）をaというグローバル変数に束縛
# これによって「10」の参照カウントの値は1になる
a = 10

# リストを作ってaをappendすることで、「10」の参照カウントの値は2になる
lst = []
lst.append(a)

参照カウントの値が0になったとき、そのオブジェクトはメモリ上から「解放」されます。

たとえばdel aとdel lstを実行してそれぞれの名前の束縛を解除すれば、「10」のオブジェクトはメモリ上から消えます。
（lstを消した結果「10」も解放されるのが不思議に感じるかもしれませんが、これはlstのオブジェクトを消すときにこちらで引き取って参照カウントの値をデクリメントしているからです。通常Pythonを書いているときはこれを意識する必要はありませんが、C拡張を書くときは気にする必要があります）。

gcモジュールで使えるGC

参照カウンタはエレガントな仕組みですが、循環参照として知られる問題があります。

a = []
b = []
a.append(b)
b.append(a)
del a
del b

aとbのlistが互いに参照を持ち合っているので、それぞれの参照カウントの値が0にならず、これらは参照カウンタでは解放されません。

これを補うために、世代別ガベージコレクションが参照カウンタとは別に走っており、参照カウンタでは解放できなかったオブジェクトを解放します。

これも自動で行われるので、通常意識する必要はありません。

質問文のコードの場合

基本的には解放されると見て問題ありません。

self.data = bytearray(['A','B','C']) 
newdata = bytearray(['V','W','X','Y','Z'])
self.data = newdata  # ここでbytearray(['A','B','C'])の参照カウントが0になり、解放される

もちろん、self.dataが実はプロパティで代入されたものをどこか他のところの記録しているとか、bytearrayが凶暴な代物で生成したオブジェクトを記録しているとか、マルチスレッドで処理が走っていてこの二行の間に運悪くself.dataを拾って他のところに参照を作ってしまうとか、色んな可能性は考えられますが、そういうことがない素直なプログラムであれば問題なく参照カウントで解放されるでしょう。

参考

はじめに — Python 3.8.2 ドキュメント
gc --- ガベージコレクタインターフェース — Python 3.8.2 ドキュメント

Comments

[100H]

ありがとうございました。Ｃ等ではメモリリークは頻発する問題で、 Python のような扱いに不安を覚えていました。アドバイスを頂きました通り、あまり煩雑な持たれあいをしないように取り扱うように注意します。

Answer 2

最初に確保した ABC の３バイトのデータを格納したメモリ領域は開放されるのでしょうか？

開放が必要な場合、明示的な開放方法はあるのでしょうか？ご教示願います。

変数のスコープを抜ける等で参照されなくなった場合は、適当なタイミングでガレージコレクション (GC) で開放されます。
以下のようにして明示的に GC を走らせることもできます。

import gc
gc.collect()

また、del で明示的に変数を削除できますが、削除した瞬間にメモリから開放されることは保証されません。

開放が必要な場合、明示的な開放方法はあるのでしょうか？

Python を使用する場合、参照されなくなった変数は適当なタイミングで開放されるので、C/C++ のようにメモリから明示的に開放することは基本しなくてよいです。

環境は Python2.7 です

今年の4月で Python 2 のサポートは終了するので、なにか特殊な事情がなければ、Python 3 で勉強したほうがよいと思います。
2系と3系は互換性がないので、コードを移植するとなると面倒です。

Comments

[100H]

ありがとうございました。Ｃ等の性分で開放しないと不安になる所があって質問させて頂きました。Python ２系は 2.7 で頭打ちというのは存じているのですが、現在使用している linux Mint が標準が２系で３系を追加させて混在という面倒な状況になっていまして２系を使っています。今年のアップデートで本来昨年予定されていた３系への一本化が完了次第以降する予定です。