python中的高級特性之一就是內置了list,dict等。今天就先圍繞列表（List）進行源碼分析。
Python中的List對象（PyListObject）
Python中的的PyListObject是對列表的一個抽象，內置了插入、添加、刪除等操作。不同List中存儲的元素的個數會是不同的，所以PyListObject是一個變長對象。而PyListObject中支持插入刪除等操作，可以在運行時動態地調整其所維護的內存和元素，所以它又是一個可變對象。
PyListObject的定義
在列表對象接口listobject.h中，PyListObject的定義是：
typedef struct { PyObject_VAR_HEAD PyObject **ob_item; Py_ssize_t allocated;
其中，ob_item是指向了元素列表所在的內存塊的首地址，allocated維護了當前列表中的可容納的元素的總數。
我們知道，用戶選用list正是為了可以頻繁的執行插入或刪除等操作，如果是需要存多少就申請多大的內存，這種內存管理顯然是低效的。那么Python內部是怎么實現的呢？這就與剛才所提到的allocated有關了，我們知道，在PyObject_VAE_HEAD中有一個ob_size，在PyListObject中，每一次需要申請內存時，總會申請一大塊內存存，這時申請的總內存的大小記錄記錄在allocated中，而其中實際被使用了的內存的數量則記錄在ob_size中。
PyListObject對象的創建與維護
創建
在列表對象的實現文件listObject.c文件中，我們可以看到，Python對於創建一個列表，提供了唯一的一條途徑，就是PyList_New（），對應的代碼如下：
PyObject * PyList_New(Py_ssize_t size) { PyListObject *op; size_t nbytes; #ifdef SHOW_ALLOC_COUNT static int initialized = 0; if (!initialized) { Py_AtExit(show_alloc); initialized = 1; } #endif if (size < 0) { PyErr_BadInternalCall(); return NULL; } //進行溢出檢查 if ((size_t)size > PY_SIZE_MAX / sizeof(PyObject *)) return PyErr_NoMemory(); nbytes = size * sizeof(PyObject *); //為PyListObject對象申請空間，使用到緩沖池技術 if (numfree) { numfree--; op = free_list[numfree]; _Py_NewReference((PyObject *)op); #ifdef SHOW_ALLOC_COUNT count_reuse++; #endif } else { op = PyObject_GC_New(PyListObject, &PyList_Type); if (op == NULL) return NULL; #ifdef SHOW_ALLOC_COUNT count_alloc++; #endif } //為PyListObject對象中維護的元素列表申請空間 if (size <= 0) op->ob_item = NULL; else { op->ob_item = (PyObject **) PyMem_MALLOC(nbytes); if (op->ob_item == NULL) { Py_DECREF(op); return PyErr_NoMemory(); } memset(op->ob_item, 0, nbytes); } Py_SIZE(op) = size; op->allocated = size; _PyObject_GC_TRACK(op); return (PyObject *) op; }
首先，進行溢出檢查。接下來，就是List對象的創建了，Python中的list對象實際上是分為兩部分的，一是PyListObject對象本身，二是PyListObject對象維護的元素列表，而這兩塊內存是通過ob_item建立聯系的。
在創建PyListObject對象時，首先檢查緩沖池中free_list是否有可用的對象，如果有，則直接使用，若沒有可用對象，則通過PyObject_GC_New在系統堆中申請內存，在Python2.7.12中，free_lists中最多維護80個PyListObject對象。
當創建了新的PyListObject對象之后，會根據調用PyList_New是傳遞的size參數創建ListObject對象所維護的元素列表。
設置元素
元素創建好了，下一步就是向元素中添加元素了,通過PyList_SetItem()實現：
int PyList_SetItem(register PyObject *op, register Py_ssize_t i, register PyObject *newitem) { register PyObject *olditem; register PyObject **p; if (!PyList_Check(op)) { Py_XDECREF(newitem); PyErr_BadInternalCall(); return -1; } //索引檢查 if (i < 0 || i >= Py_SIZE(op)) { Py_XDECREF(newitem); PyErr_SetString(PyExc_IndexError, "list assignment index out of range"); return -1; } //存放元素 p = ((PyListObject *)op) -> ob_item + i; olditem = *p; *p = newitem; Py_XDECREF(olditem); return 0; }
首先，進行類型檢查，然后進行索引的有效性檢查，當類型檢查和索引檢查均通過的時候，就可以將待加入的Pyobject*指針放在指定的位置了。
插入元素
插入元素和設置元素的不同在於：設置元素不會將ob_item指向的內存發生變化，而插入內存可能會導致ob_item指向的內存發生變化。
比如：
a = [0, 0, 0, 0]; a[2] = 3; print a [0, 0, 3, 0] a.insert(2,3) [0,0,2,3,0]
這個插入動作確實導致了元素列表的內存發生變化。關於插入，在列表中有兩種操作：insert()和append()。
insert通過調用PyList_Insert()方法來完成元素的插入動作，首先判斷PyListObject對象有足夠的內存容納我們期望插入的元素，然后調用list_resize()函數調整列表容量，確定插入點，插入元素。
在調整PyListObject對象所維護對象的內存時，Python使用了兩種方法：
1. 當newsize < allocated && newsize > allocated/2 時，簡單調整ob_size;
2. 調用realloc,重新分配空間。
append是通過調用PyList_Append()方法，在第ob_size+1個位置上插入。
刪除元素
對於一個容器而言，除了創建，插入這些操作，肯定是還得有刪除操作的。
remove() a = [1, 2, 3, 4] print a.remove(3) [1, 2, 4]
remove()調用了listremove操作。Python會對整個列表進行遍歷，將待刪除的元素與PyListObject中的每個元素一一比較，比較操作通過PyObject_RichCompareBool完成，當返回值大於0，則表示列表中有和待刪元素匹配的元素，則Python發現之后調用list_ass_slice刪除該元素。
PyListObject對象緩沖池
在這之前，我們學習到，在創建PyListObject對象時，會首先檢查緩沖區中的free_lists中是否有可用的對象。
在創建一個新的的對象時，實際也是分為兩部，首先創建PyListObject對象，然后創建PyListObject對象所維護的元素列表，與之對應，在銷毀一個list時，銷毀的過程也是分離的，首先銷毀PyListObject所維護的元素列表，然后釋放PyListObject對象自身。。
在刪除PylsitObject對象自身時，Python會先檢查我們開始提到的那個緩沖池free_list，查看其中緩存的PyListObject的數量是否已經滿了，如果沒有，就將待刪除的PyListObject對象放到緩沖池中，以備后用。
因此，那個在Python啟動時空盪盪的緩沖池原來都是被本應該死去的PyListObject對象給填充了，在以后需要創建新的PyListObject的時候，Python會首先喚醒這些對象，重新分配Pyobject*元素列表占用的內存，重新擁抱新的對象。