如果Python字符串是不可变的，为什么如果我使用=附加到它，它会保持相同的id？

Question

Python中的字符串是不可变的，这意味着该值不能更改。但是，在以下示例中，当附加到字符串时，由于id保持不变，看起来原始字符串内存被修改了：

>>> s = 'String'
>>> for i in range(5, 0, -1):
...     s += str(i)
...     print(f"{s:<11} stored at {id(s)}")
... 
String5     stored at 139841228476848
String54    stored at 139841228476848
String543   stored at 139841228476848
String5432  stored at 139841228476848
String54321 stored at 139841228476848

相反，在以下示例中，id更改：

>>> a = "hello"
>>> id(a)
139841228475760
>>> a = "b" + a[1:]
>>> print(a)
bello
>>> id(a)
139841228475312

Answer 1

使用=，更改字符串时，将重新声明其值。例如，代码s表示重新声明的s值等于旧值“I”，这意味着重新声明的s为“H”“I”，即“HI”。

Answer 2

无论实施细节如何，这些文件都说：

…两个生命周期不重叠的对象可能具有相同的id（）值。

在=之后不再存在由引用的前一个对象，因此新对象不会因具有相同的id而违反规则。

Answer 3

当所附加的str恰好没有其他活引用时，这是一个特定于CPython的优化。在这种情况下，解释器“作弊”，允许它通过重新分配（根据堆布局，可以在适当的位置）和直接附加数据来修改现有字符串，而且经常会显著减少重复串联的循环中的工作量（使其更像是列表的摊销附件，而不是每次复制操作）。除了未更改的id之外，它没有任何可见的效果，因此这样做是合法的（除非逻辑上替换了str，否则任何人都不会看到它的更改）。

根据PEP8的第一条编程建议，您实际上不应该依赖它（非引用计数的口译员不能使用此技巧，因为他们不知道str是否有其他引用）：

代码的编写方式应不影响其他Python实现（PyPy、Jython、IronPython、Cython、Psyco等）。

例如，不要依赖CPython对a=b或a=a b形式的语句的就地字符串连接的有效实现。即使在CPython中，这种优化也是脆弱的（它只适用于某些类型），并且在不使用重新计数的实现中根本不存在。在库的性能敏感部分，应改用". connect（）形式。这将确保连接在各种实现中以线性时间发生。

如果您想打破优化，有各种方法可以做到这一点，例如将代码更改为：

>>> while i!=0:
...     s_alias = s  # Gonna save off an alias here
...     s += str(i)
...     print(s + " stored at " + str(id(s)))
...     i -= 1
... 

通过创建别名、增加引用计数并告诉Python更改将在s以外的其他地方可见，因此它无法应用它来打破它。类似的代码：

s = s + a + b

无法使用它，因为a首先出现，并生成一个临时的，然后必须将其添加到b，而不是立即替换s，并且优化太脆弱，无法尝试处理。几乎相同的代码如下：

s += a + b

或：

s = s + (a + b)

通过确保最终串联始终为左操作数，并使用结果立即替换左操作数来恢复优化。