Краткий ответ

sys.getsizeof измеряет не полный граф объектов, а размер самого переданного объекта: для этого он вызывает его протокол __sizeof__ и, при необходимости, учитывает служебные данные сборщика мусора. Вложенные объекты автоматически не обходятся, поэтому размер контейнера обычно не включает размер его элементов.

Исторический контекст

Протокол __sizeof__ появился как механизм, позволяющий объектам сообщать интерпретатору размер собственной структуры в памяти. Это нужно для диагностики и оценки накладных расходов объектов без обязательного рекурсивного обхода всех связанных данных.

Рекурсивный подсчёт не может быть универсальным: объекты могут совместно использовать одни и те же значения, образовывать циклы или ссылаться на данные, которыми владеют другие объекты. Поэтому стандартный механизм намеренно ограничен размером самого объекта.

Постановка проблемы

Результат sys.getsizeof легко ошибочно принять за объём памяти, который потребуется всей структуре данных. Например, размер списка включает его внутренний массив ссылок, но не размеры объектов, на которые эти ссылки указывают.

Такое различие важно при анализе кэшей, очередей и деревьев. Если принять поверхностный размер за полный, можно недооценить потребление памяти и выбрать неверную стратегию оптимизации.

Подробное решение

При вызове sys.getsizeof(value) Python использует специальный метод value.__sizeof__(). Если объект отслеживается сборщиком циклического мусора, к возвращённому значению может добавляться соответствующая служебная надбавка.

Метод __sizeof__ должен возвращать неотрицательное целое число. Для пользовательского типа он может учитывать память, занятую внутренними структурами объекта, но ответственность за корректность оценки лежит на авторе класса.

Вложенные значения не считаются автоматически. Более того, даже рекурсивный собственный подсчёт должен учитывать уже посещённые объекты: один объект может встречаться в нескольких местах, а циклические ссылки без множества идентификаторов приведут к бесконечной рекурсии.

Минимальный пример показывает разницу между размером контейнера и размером его содержимого:

import sys

items = [bytearray(1024) for _ in range(3)]
print(sys.getsizeof(items))
print(sum(sys.getsizeof(x) for x in items))

Первое значение описывает сам список и его массив ссылок. Второе отдельно складывает размеры элементов, но даже такая сумма не является гарантированным полным размером графа: она не учитывает все служебные объекты и может повторно посчитать разделяемые значения.

Ситуация из практики

Команда анализировала память кэша, где значением был объект с большим списком записей. Подход с одним sys.getsizeof показал небольшой размер и создал впечатление, что кэш безопасен.

Рассматривались два варианта. Поверхностный подсчёт был быстрым и предсказуемым, но недооценивал данные. Рекурсивный обход давал более полезную оценку, однако требовал множества посещённых идентификаторов, правил обработки словарей, слотов и разделяемых объектов.

Выбрали отдельную функцию глубокого подсчёта с учётом id уже посещённых объектов, а sys.getsizeof оставили для локальной диагностики накладных расходов. Для проверки фактических выделений дополнительно использовали инструмент трассировки памяти, потому что размер объекта и динамика выделений — разные характеристики.

Что кандидаты часто упускают

Включает ли размер словаря размеры его ключей и значений?

Нет. sys.getsizeof для словаря обычно учитывает сам объект словаря и его внутренние таблицы, но не объекты ключей и значений. Если несколько записей ссылаются на один и тот же объект, глубокий подсчёт должен учитывать этот объект один раз, а не по одному разу на каждую ссылку.

Что произойдёт, если __sizeof__ вернёт отрицательное или нецелое значение?

Результат не считается корректным размером. Python выдаст исключение, поскольку протокол требует неотрицательное целое число. Поэтому пользовательская реализация не должна возвращать число с плавающей точкой, значение None или оценку, выраженную в другой единице измерения.

Можно ли сравнивать значения sys.getsizeof между разными реализациями Python и платформами?

Сравнивать их без оговорок нельзя. Размеры зависят от реализации интерпретатора, версии, разрядности и внутреннего представления объектов. Поэтому результат полезен прежде всего для сравнений в одинаковом окружении; для анализа общего поведения приложения нужны специализированные инструменты профилирования, а не только sys.getsizeof.