Python 解惑：整数比较

在 Python 中一切都是对象，毫无例外整数也是对象，对象之间比较是否相等能够用==，也能够用is。==和is操做的区别是：

• is比较的是两个对象的id值是否相等，也就是比较俩对象是否为同一个实例对象，是否指向同一个内存地址。
• ==比较的是两个对象的内容是否相等，默认会调用对象的__eq__()方法。

清楚is和==的区别以后，对此也许你有可能会遇到下面的这些困惑，因而就有了这样一篇文章，试图把Python中一些隐晦的东西趴出来，但愿对你有必定的帮助。咱们先来看两段代码：

片断一：

>>> a = 256
>>> b = 256
>>> a == b
True
>>>复制代码

片断二：

>>> a = 256
>>> b = 256
>>> a is b
True
>>>复制代码

在交互式命令行执行上面两段代码，代码片断一中的a==b返回True很好理解，由于两个对象的值都是256，对于片断二，a is b也返回True，这说明a和b是指向同一个对象的，能够检查一下他们的id值是否相等：

>>> id(a)
8213296
>>> id(b)
8213296
>>>复制代码

结果证实他俩的确是同一个对象，指向的是同一个内存地址。那是否是全部的整数对象只要两个对象的值（内容）相等，它们就是同一个实例对象呢？换句话说，对于整数对象只要==返回True，is操做也会返回True吗？带着这个问题来看下面这两段代码：

片断一：

>>> a = 257
>>> b = 257
>>> a == b
True
>>>复制代码

片断二：

>>> a = 257
>>> b = 257
>>> a is b
False
>>>复制代码

对于257，a is b返回的居然是False，结果可能在你的意料之中，也有可能出乎你的意料，但无论怎么，咱们仍是要刨根问底，找出问题的真相。

解惑一

出于对性能的考虑，Python内部作了不少的优化工做，对于整数对象，Python把一些频繁使用的整数对象缓存起来，保存到一个叫small_ints的链表中，在Python的整个生命周期内，任何须要引用这些整数对象的地方，都再也不从新建立新的对象，而是直接引用缓存中的对象。Python把这些可能频繁使用的整数对象规定在范围[-5, 256]之间的小对象放在small_ints中，但凡是须要用些小整数时，就从这里面取，再也不去临时建立新的对象。由于257再也不小整数范围内，所以尽管a和b的值是同样，可是他们在Python内部倒是以两个独立的对象存在的，各自为政，互不干涉。

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弄明白第一个问题后，咱们继续在Python交互式命令行中写一个函数，再来看下面这段代码：

片断一：

>>> c = 257
>>> def foo():
...     a = 257
...     b = 257
...     print a is b
...     print a is c
... 
>>> foo()
True
False复制代码

呃，什么状况，是的，你没看错，片断一中的这段代码 a、b 值都是257的状况下，出现了a is b返回True，而a is c 返回的False，a、b、c的值都为257，为何会出现不一样的结果呢？这对于刚恰好不容易创建起来的认知就被完全否决了吗，那这段代码中究竟发生了什么？难道解惑一中的结论是错误的吗？

解惑二

A Python program is constructed from code blocks. A block is a piece of Python program text that is executed as a unit. The following are blocks: a module, a function body, and a class definition. Each command typed interactively is a block. A script file (a file given as standard input to the interpreter or specified as a command line argument to the interpreter) is a code block. A script command (a command specified on the interpreter command line with the ‘-c‘ option) is a code block. structure-of-a-program

为了弄清楚这个问题，咱们有必要先理解程序代码块的概念。Python程序由代码块构成，代码块做为程序的一个最小基本单位来执行。一个模块文件、一个函数体、一个类、交互式命令中的单行代码都叫作一个代码块。在上面这段代码中，由两个代码块构成，c = 257做为一个代码块，函数foo做为另一个代码块。Python内部为了将性能进一步的提升，凡是在一个代码块中建立的整数对象，若是存在一个值与其相同的对象于该代码块中了，那么就直接引用，不然建立一个新的对象出来。Python出于对性能的考虑，但凡是不可变对象，在同一个代码块中的对象，只有是值相同的对象，就不会重复建立，而是直接引用已经存在的对象。所以，不只是整数对象，还有字符串对象也遵循一样的原则。因此 a is b就理所固然的返回True了，而c和a不在同一个代码块中，所以在Python内部建立了两个值都是257的对象。为了验证刚刚的结论，咱们能够借用dis模块从字节码的角度来看看这段代码。

>>> import dis
>>> dis.dis(foo)
  2           0 LOAD_CONST               1 (257)
              3 STORE_FAST               0 (a)

  3           6 LOAD_CONST               1 (257)
              9 STORE_FAST               1 (b)

  4          12 LOAD_FAST                0 (a)
             15 LOAD_FAST                1 (b)
             18 COMPARE_OP               8 (is)
             21 PRINT_ITEM          
             22 PRINT_NEWLINE       

  5          23 LOAD_FAST                0 (a)
             26 LOAD_GLOBAL              0 (c)
             29 COMPARE_OP               8 (is)
             32 PRINT_ITEM          
             33 PRINT_NEWLINE       
             34 LOAD_CONST               0 (None)
             37 RETURN_VALUE复制代码

能够看出两个257都是从常量池的同一个位置co_consts[1]获取的。

总结

一番长篇大论以后，得出两点结论：一、小整数对象[-5,256]是全局解释器范围内被重复使用，永远不会被GC回收。二、同一个代码块中的不可变对象，只要值是相等的就不会重复建立新的对象。彷佛这些知识点对平常的工做一点忙也帮不上，由于你根本不会用is来比较两个整数对象的值是否相等。那为何还要拿出来讨论呢？嗯，程序员学知识，不该该浅尝辄止，要充分发挥死磕到底的精神。

个人博客：foofish.net

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