“ is”运算符对非缓存整数的行为异常

Question

在使用Python解释器时，我偶然发现了与is运算符有关的这种冲突情况：

如果评估在函数中进行，则返回True，如果在外部进行，则返回False。

>>> def func():
...     a = 1000
...     b = 1000
...     return a is b
...
>>> a = 1000
>>> b = 1000
>>> a is b, func()
(False, True)

由于is运营商评估id()的参与对象，这意味着a和b指向同一个int声明的函数内时的实例func，但是，相反，它们指向一个不同的对象在它之外时。

为什么会这样呢？

注意 ：我了解Identity（is）和equal（==）操作之间的区别，如了解Python的“
is”运算符所述。此外，我还知道python正在对“is”运算符中[-5,256]所述的range范围内的整数执行的缓存对于integers的行为异常。

这里 不是这种情况， 因为数字不在该范围内， 我确实 想评估同一性而 不是 相等性。

Answer 1

tl; dr：

如参考手册所述：

块是作为单元执行的一段Python程序文本。以下是块：模块，函数体和类定义。 交互键入的每个命令都是一个块。

这就是为什么，在功能的情况下，你有一个 单一的 代码模块包含一个 单一 的数字文本对象 1000，所以id(a) == id(b)会产生True。

在第二种情况下，您有 两个不同的代码对象， 每个 对象 都有它们自己的文字对象1000so id(a) != id(b)。

请注意，这种行为并不仅int限于文字，您还会得到类似的结果，例如，float文字。

当然，比较对象（除显式is None测试外）应始终使用等于运算符==而 不是 is。

这里所说的一切都适用于最流行的Python CPython实现。 其他实现可能会有所不同，因此在使用它们时不做任何假设。

更长的答案：

为了获得更清晰的视图并验证这种 看似奇怪的
行为，我们可以code使用dis模块针对每种情况直接在对象中查找。

对于功能func：

除所有其他属性外，函数对象还具有一个__code__属性，可让您查看该函数的已编译字节码。使用dis.code_info我们可以获得给定功能的代码对象中所有存储的属性的漂亮视图：

>>> print(dis.code_info(func))
Name:              func
Filename:          <stdin>
Argument count:    0
Kw-only arguments: 0
Number of locals:  2
Stack size:        2
Flags:             OPTIMIZED, NEWLOCALS, NOFREE
Constants:
   0: None
   1: 1000
Variable names:
   0: a
   1: b

我们只对Constantsfunction的条目感兴趣func。在其中，我们可以看到我们有两个值None（始终存在）和1000。我们只有一个
单一的 ，代表的整型实例1000。这是该值a和b将要分配被调用函数时。

可以很容易地访问此值func.__code__.co_consts[1]，因此，a is b在函数中查看我们的评估的另一种方式如下：

>>> id(func.__code__.co_consts[1]) == id(func.__code__.co_consts[1])

当然，True由于我们指的是同一对象，因此得出的结果是。

对于每个交互式命令：

如前所述，每个交互式命令都被解释为单个代码块：分别进行分析，编译和评估。

我们可以通过compile内置的命令获取每个命令的代码对象：

>>> com1 = compile("a=1000", filename="", mode="single")
>>> com2 = compile("b=1000", filename="", mode="single")

对于每个赋值语句，我们将获得一个外观类似的代码对象，如下所示：

>>> print(dis.code_info(com1))
Name:              <module>
Filename:          
Argument count:    0
Kw-only arguments: 0
Number of locals:  0
Stack size:        1
Flags:             NOFREE
Constants:
   0: 1000
   1: None
Names:
   0: a

同样的命令com2看起来一样，但 有一个根本的区别
：每个代码的对象com1，并com2具有代表字面不同INT实例1000。这就是为什么在这种情况下，当我们a is b通过co_consts参数进行操作时，实际上得到：

>>> id(com1.co_consts[0]) == id(com2.co_consts[0])
False

这与我们实际得到的一致。

不同的代码对象，不同的内容。

注意： 我对源代码中到底发生了什么感到有些好奇，在深入研究后，我相信我终于找到了它。

在编译阶段，该
co_consts
属性由字典对象表示。在compile.c实际上我们可以看到初始化：

/* snippet for brevity */

u->u_lineno = 0;
u->u_col_offset = 0;
u->u_lineno_set = 0;
u->u_consts = PyDict_New();

/* snippet for brevity */

在编译期间，将检查是否已存在常量。有关更多信息，请参见下面的@Raymond
Hettinger的答案。

注意事项：

• 链接的语句将评估为的身份检查 True

现在应该更清楚地说明以下内容为何准确地得出True：

    >>> a = 1000; b = 1000;
>>> a is b

在这种情况下，通过将两个分配命令链接在一起，我们告诉解释器将它们 一起
编译。与功能对象的情况一样，将只为文字1000创建一个对象，并True在评估时产生一个值。

• 在模块级别执行将True再次产生：

如前所述，参考手册指出：

…以下是块： 一个模块…

因此，适用相同的前提：我们将有一个代码对象（用于模块），因此，将为每个不同的文字存储单个值。

• 同样 不 适用于 可变 对象：

这意味着除非我们显式初始化为同一可变对象（例如，使用a = b = []），否则对象的身份永远不会相等，例如：

    a = []; b = []
a is b  # always returns false

同样，在文档中，指定了以下内容：

在a = 1之后；b = 1，取决于实现，a和b可以或可以不使用值1引用同一对象，但是在c = []之后；d =
[]，保证c和d引用两个不同的，唯一的，新创建的空列表。