Python中的int32与int64区别及说明

在 Python 编程中，我们经常会看到类似 int32、int64 的数据类型，尤其是在使用 NumPy、Pandas 等科学计算库时更为常见。

• 它们到底和 Python 内置的 int 有什么区别？
• 为什么有时候我们要用 int32，有时候又要用 int64？
• 这两者之间又是怎样的关系？

本文将从底层原理、存储方式、性能影响等角度梳理 int32 与 int64 的差异与联系。

一、首先：Python 的int类型是没有固定位数的

在纯 Python 中，整数类型只有一个：

a = 10
print(type(a))  # <class 'int'>

Python 的 int 是一种任意精度整数（arbitrary-precision integer），

也就是说，它可以根据需要自动扩展存储位数，不会像 C 或 Java 那样溢出。

x = 2 ** 1000
print(x)
# Python 可以轻松表示 1000 位的大整数

总结：Python 自带的 int 是 动态精度类型，没有固定的 32 位或 64 位限制。

二、int32和int64来自哪里？

它们并不是 Python 内置类型，而是来自 NumPy 库。

import numpy as np

a = np.int32(10)
b = np.int64(10)

print(type(a))  # <class 'numpy.int32'>
print(type(b))  # <class 'numpy.int64'>

NumPy 是一个专为高性能数值计算设计的库，它引入了固定长度整数类型，以便：

• 控制内存占用；
• 与 C / Fortran 等底层语言数据结构兼容；
• 在矩阵、数组运算中提升性能。

三、int32 与 int64 的本质区别

示例：

import numpy as np

x = np.int32(2**31 - 1)
print(x)  # 2147483647
print(x + 1)  # 溢出 -> -2147483648

y = np.int64(2**31 - 1)
print(y + 1)  # 正常 -> 2147483648

int32 会溢出（overflow），int64 不会在同范围内溢出。

四、内存占用差异

我们可以用 nbytes 查看 NumPy 对象的内存大小：

import numpy as np

a = np.int32(1)
b = np.int64(1)

print(a.nbytes)  # 4
print(b.nbytes)  # 8

数组中的差异更明显：

arr32 = np.arange(1000000, dtype=np.int32)
arr64 = np.arange(1000000, dtype=np.int64)

print(arr32.nbytes)  # 4,000,000 bytes (≈4MB)
print(arr64.nbytes)  # 8,000,000 bytes (≈8MB)

当处理大规模数组时，int32 的内存效率要高得多。

五、与 Python 原生int的关系

NumPy 的 int32、int64 类型是对 C 语言原生整数类型的封装。

而 Python 的 int 是一个可变长结构体对象，比固定长度的整数更灵活，但性能略低。

import numpy as np

a = np.int32(123)
b = np.int64(123)
c = 123

print(isinstance(a, int))  # False
print(isinstance(c, int))  # True

print(a + c)  # 自动转换为 np.int64

NumPy 与 Python 的类型会自动互相转换：

• 当 np.int32 与 Python int 一起计算时，结果会被提升为更高精度；
• 当存入 NumPy 数组时，会自动“向下转换”为对应 dtype。

六、int32 与 int64 的兼容与类型提升（Type Promotion）

在 NumPy 中，当不同整数类型参与运算时，会自动进行类型提升：

import numpy as np

a = np.int32(10)
b = np.int64(20)
print((a + b).dtype)  # int64

规则：

小位宽类型自动提升为大位宽类型，以避免溢出和精度损失。

七、性能比较：int32 vs int64

虽然 int32 占用更少内存，但在 64 位系统上，int64 运算往往更快。

import numpy as np, time

arr32 = np.arange(1000000000, dtype=np.int32)
arr64 = np.arange(1000000000, dtype=np.int64)

t1 = time.time()
arr32.sum()
t2 = time.time()
arr64.sum()
t3 = time.time()

print("int32 sum 耗时：", t2 - t1)
print("int64 sum 耗时：", t3 - t2)

输出（典型）：

int32 sum 耗时： 13.115193367004395
int64 sum 耗时： 1.120774269104004

可见 int64 时间上的耗时显著比 int32 少

结论：

• int32 更省内存；
• int64 在 64 位系统上通常更快（因为与 CPU 位宽对齐）。

八、不同平台下的默认整数类型

NumPy 中的默认整数类型与操作系统架构有关：

验证：

import numpy as np
print(np.int_.__name__)  # int64 (大多数现代系统)

因此，如果不特别指定，NumPy 默认使用与系统一致的位宽。

九、什么时候用int32，什么时候用int64

十、补充：还有uint8、int16、uint64等类型

NumPy 提供了丰富的整数类型族：

这些类型使得 NumPy 能精确控制内存布局，适合图像处理、深度学习、嵌入式计算等应用场景。

十一、总结对比表

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

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