import os, pythoncom, win32com.client as win32
---------------------- 工具函数 ----------------------
def get_or_add_style(doc, name):
try:
return doc.Styles(name)
except:
return doc.Styles.Add(Name=name, Type=1) # 1=段落样式
---------------------- 主程序 ----------------------
pythoncom.CoInitialize()
try:
app = win32.Dispatch("Word.Application")
except:
app = win32.Dispatch("Kwps.Application")
app.Visible = True
doc = app.Documents.Add()
Word 常数
wdCollapseEnd = 0
wdStory = 6
wdWord9TableBehavior = 1
wdAutoFitContent = 1
wdFormatDocumentDefault = 12
---------- 1. 建立样式 ----------
def make_styles():
# 实验标题
s = get_or_add_style(doc, "濮工_实验标题")
s.Font.NameFarEast = s.Font.Name = "黑体"
s.Font.Size = 18
s.Font.Bold = True
pf = s.ParagraphFormat
pf.Alignment = 1 # 居中
pf.SpaceBefore = 18
pf.SpaceAfter = 12
pf.LineSpacingRule = 0 # 单倍
# 一级标题
s = get_or_add_style(doc, "濮工_一级标题")
s.Font.NameFarEast = s.Font.Name = "黑体"
s.Font.Size = 14
s.Font.Bold = True
pf = s.ParagraphFormat
pf.Alignment = 0
pf.SpaceBefore = 12
pf.SpaceAfter = 6
pf.LineSpacingRule = 0# 二级标题
s = get_or_add_style(doc, "濮工_二级标题")
s.Font.NameFarEast = s.Font.Name = "黑体"
s.Font.Size = 12
s.Font.Bold = True
pf = s.ParagraphFormat
pf.Alignment = 0
pf.SpaceBefore = 6
pf.SpaceAfter = 3
pf.LineSpacingRule = 0# 正文
s = get_or_add_style(doc, "濮工_正文")
s.Font.NameFarEast = s.Font.Name = "宋体"
s.Font.Size = 10.5
pf = s.ParagraphFormat
pf.FirstLineIndent = app.CentimetersToPoints(0.74) # 2 字符
pf.LineSpacingRule = 3 # 多倍
pf.LineSpacing = 1.25 # 1.25 倍
pf.Alignment = 0 # 默认居左# 图题注
s = get_or_add_style(doc, "濮工_图题注")
s.Font.NameFarEast = s.Font.Name = "宋体"
s.Font.Size = 9
pf = s.ParagraphFormat
pf.Alignment = 1
pf.SpaceAfter = 6
pf.LineSpacingRule = 0# 表题注
s = get_or_add_style(doc, "濮工_表题注")
s.Font.NameFarEast = s.Font.Name = "宋体"
s.Font.Size = 9
pf = s.ParagraphFormat
pf.Alignment = 1
pf.SpaceBefore = 6
pf.LineSpacingRule = 0
make_styles()
---------- 2. 顺序写内容 ----------
rng = doc.Range()
rng.Collapse(wdCollapseEnd)
def write(style, text, newline=True):
rng.Style = style
rng.Text = text
if newline:
rng.InsertParagraphAfter()
rng.Collapse(wdCollapseEnd)
标题
write(doc.Styles("濮工_实验标题"), "实验14 Python变量的内存模型")
一、实验目的
write(doc.Styles("濮工_一级标题"), "一、实验目的")
for t in ["1. 理解Python变量的“引用机制”，明确“变量名-引用-对象”的三层关系；",
"2. 掌握整数、字符串、列表等不同类型变量的内存分配规则（不可变/可变对象差异）；",
"3. 观察Python垃圾回收机制（引用计数为0时对象销毁），理解del语句的作用；",
"4. 学会使用id()、sys.getrefcount()工具函数分析变量内存地址与引用计数；",
"5. 能通过实验现象区分浅拷贝与深拷贝的内存差异，解决实际编程中的内存问题。"]:
write(doc.Styles("濮工_正文"), t)
二、实验仪器
write(doc.Styles("濮工_一级标题"), "二、实验仪器")
for t in ["1. 硬件：带Python环境的计算机（Windows/macOS/Linux均可，内存≥4GB）；",
"2. 软件：Python 3.8及以上版本、PyCharm/VS Code（含代码运行与调试功能）；",
"3. 辅助工具：sys模块（获取引用计数）、copy模块（浅拷贝/深拷贝）、idle3终端；",
"4. 辅助资料：Python官方文档（数据模型章节）、内存地址可视化工具（可选）。"]:
write(doc.Styles("濮工_正文"), t)
write(doc.Styles("濮工_图题注"), "图14-1 Python变量内存模型示意图")
三、实验原理
write(doc.Styles("濮工_一级标题"), "三、实验原理")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "1. Python变量的内存本质")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "Python中变量本质是“引用”（内存地址指针），变量名存储在栈内存，指向堆内存中的对象（数据本体）。例如：a = 10中，a是栈中的引用，指向堆中值为10的整数对象，而非变量a直接存储10。")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "2. 不可变与可变对象的内存差异")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "不可变对象（int、str、tuple）：对象创建后值不可修改，赋值操作会生成新对象并更新引用（如a = 10; a += 5，会创建新对象15，a指向新地址）；")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "可变对象（list、dict、set）：对象值可修改，赋值操作不生成新对象，仅修改堆中数据（如lst = [1,2]; lst.append(3)，lst引用地址不变）。")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "3. 引用计数与垃圾回收")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "每个Python对象都有引用计数器，记录当前指向该对象的引用个数（sys.getrefcount()可获取）。当引用计数为0时，对象占用的堆内存会被垃圾回收机制自动释放，避免内存泄漏。")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "4. 核心公式（引用计数变化）")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "对象引用计数变化遵循以下规则：")
公式段居中
formula_rng = rng.Duplicate
formula_rng.Style = doc.Styles("濮工_正文")
formula_rng.ParagraphFormat.Alignment = 1
formula_rng.Text = "新引用创建：count += 1；引用销毁：count -= 1；count = 0 → 对象销毁 ①"
formula_rng.InsertParagraphAfter()
光标恢复居左
rng.MoveEnd(Unit=wdStory)
rng.Collapse(wdCollapseEnd)
rng.ParagraphFormat.Alignment = 0
write(doc.Styles("濮工_正文"), "式中count为对象的引用计数，新变量赋值、函数传参等操作会增加计数；del语句、变量重赋值、函数执行结束等会减少计数。")
四、实验内容及步骤
write(doc.Styles("濮工_一级标题"), "四、实验内容及步骤")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "1. 实验前准备")
for t in ["（1）环境配置：确认Python环境正常，安装PyCharm/VS Code，导入必要模块（import sys, copy）；",
"（2）工具熟悉：在终端中测试id()函数（返回对象内存地址）、sys.getrefcount()函数（返回引用计数，自身调用会+1）；",
"（3）创建实验目录：新建“Python内存模型实验”文件夹，保存实验代码文件（命名为test_memory.py）。"]:
write(doc.Styles("濮工_正文"), t)
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "2. 实验任务1：不可变对象的内存分配")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（1）编写代码，观察整数变量的内存地址变化：")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "a = 10\nb = 10\nprint("a的地址：", id(a))\nprint("b的地址：", id(b))\nprint("a的引用计数：", sys.getrefcount(a))")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（2）运行代码，记录a和b的地址是否相同（验证小整数池缓存机制）；")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（3）修改代码为a = 257; b = 257，再次运行，观察地址是否仍相同（验证大整数不缓存）。")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "3. 实验任务2：可变对象的内存分配")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（1）编写代码，观察列表变量的内存变化：")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "lst1 = [1,2,3]\nlst2 = lst1\nlst2.append(4)\nprint("lst1的地址：", id(lst1))\nprint("lst2的地址：", id(lst2))\nprint("lst1的值：", lst1)")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（2）运行代码，分析lst1和lst2地址相同的原因，以及lst1值变化的本质；")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（3）添加lst3 = copy.copy(lst1)，观察lst3与lst1的地址差异（浅拷贝）。")
write(doc.Styles("濮工_二级标题"), "4. 实验任务3：引用计数与垃圾回收")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（1）编写代码，跟踪引用计数变化：")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "import sys\nc = "hello"\nprint("初始引用计数：", sys.getrefcount(c))\nd = c\nprint("赋值后引用计数：", sys.getrefcount(c))\ndel d\nprint("删除d后引用计数：", sys.getrefcount(c))")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（2）运行代码，记录各步骤引用计数变化，理解del语句的作用；")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "（3）通过任务管理器观察Python进程内存占用，分析垃圾回收是否释放内存。")
五、数据及处理结果
write(doc.Styles("濮工_一级标题"), "五、数据及处理结果")
write(doc.Styles("濮工_表题注"), "表14-1 不可变对象内存分配实验数据")
插入表格1
table_rng1 = rng.Duplicate
table1 = doc.Tables.Add(table_rng1, 4, 4, AutoFitBehavior=wdAutoFitContent)
table1.Borders.Enable = True
表头1
hdr1 = ["变量赋值语句", "内存地址（十进制）", "引用计数", "实验结论（地址是否相同）"]
for i, h in enumerate(hdr1, 1):
table1.Cell(1, i).Range.Text = h
数据1
rows1 = [["a=10; b=10", "", "", ""],
["a=257; b=257", "", "", ""],
["a="abc"; b="abc"", "", "", ""]]
for r, row_data in enumerate(rows1, 2):
for c, txt in enumerate(row_data, 1):
table1.Cell(r, c).Range.Text = txt
居中
for r in range(1, 5):
for c in range(1, 5):
table1.Cell(r, c).Range.ParagraphFormat.Alignment = 1
光标移到表格下方
app.Selection.EndKey(Unit=wdStory)
app.Selection.InsertParagraphAfter()
rng = app.Selection.Range
write(doc.Styles("濮工_表题注"), "表14-2 可变对象内存分配实验数据")
插入表格2
table_rng2 = rng.Duplicate
table2 = doc.Tables.Add(table_rng2, 4, 4, AutoFitBehavior=wdAutoFitContent)
table2.Borders.Enable = True
表头2
hdr2 = ["变量操作", "lst1地址", "lst2地址", "lst1最终值"]
for i, h in enumerate(hdr2, 1):
table2.Cell(1, i).Range.Text = h
数据2
rows2 = [["lst1=[1,2,3]; lst2=lst1", "", "", ""],
["lst2.append(4)", "", "", ""],
["lst3=copy.copy(lst1)", "", "", ""]]
for r, row_data in enumerate(rows2, 2):
for c, txt in enumerate(row_data, 1):
table2.Cell(r, c).Range.Text = txt
居中
for r in range(1, 5):
for c in range(1, 5):
table2.Cell(r, c).Range.ParagraphFormat.Alignment = 1
光标移到表格下方
app.Selection.EndKey(Unit=wdStory)
app.Selection.InsertParagraphAfter()
rng = app.Selection.Range
write(doc.Styles("濮工_正文"), "数据处理与分析：")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "1. 对比表14-1数据，总结小整数池（-5~256）的缓存规则，解释地址相同/不同的原因；")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "2. 结合表14-2数据，说明可变对象“多引用指向同一对象”的特性，以及浅拷贝对内存地址的影响；")
write(doc.Styles("濮工_正文"), "3. 分析引用计数变化规律，验证“del语句删除引用而非对象”的结论。")
六、思考题
write(doc.Styles("濮工_一级标题"), "六、思考题")
for t in ["1. 为什么Python中a = 10; b = a; a += 5后，b的值仍为10，而lst1 = [1,2]; lst2 = lst1; lst1.append(3)后，lst2的值变为[1,2,3]？从内存模型角度解释。",
"2. 当执行a = None时，原a指向的对象引用计数会如何变化？None在Python内存中有什么特殊意义？",
"3. 浅拷贝（copy.copy）和深拷贝（copy.deepcopy）在处理嵌套列表（如lst = [1, [2,3]]）时，内存分配有何差异？请设计实验验证。",
"4. Python的垃圾回收机制除了引用计数，还有标记-清除、分代回收等策略，查阅资料说明这些策略的作用（针对循环引用问题）。"]:
write(doc.Styles("濮工_正文"), t)
---------- 保存 ----------
save_path = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "Desktop", "Python变量的内存模型实验讲义.docx")
doc.SaveAs(save_path, FileFormat=wdFormatDocumentDefault)
print("已生成：", save_path)
