Python解惑：整數比較
在 Python 中一切都是對象，毫無例外整數也是對象，對象之間比較是否相等可以用==，也可以用is。==和is操作的區別是：
- is比較的是兩個對象的id值是否相等，也就是比較倆對象是否為同一個實例對象，是否指向同一個內存地址。
- ==比較的是兩個對象的內容是否相等，默認會調用對象的__eq__()方法。
清楚is和==的區別之后，對此也許你有可能會遇到下面的這些困惑，于是就有了這樣一篇文章，試圖把Python中一些隱晦的東西趴出來，希望對你有一定的幫助。我們先來看兩段代碼：
片段一：
- >>> a = 256
- >>> b = 256
- >>> a == b
- True
- >>>
片段二：
- >>> a = 256
- >>> b = 256
- >>> a is b
- True
- >>>
在交互式命令行執行上面兩段代碼，代碼片段一中的a==b返回True很好理解，因為兩個對象的值都是256，對于片段二，a is b也返回True，這說明a和b是指向同一個對象的，可以檢查一下他們的id值是否相等：
- >>> id(a)
- 8213296
- >>> id(b)
- 8213296
- >>>
結果證明他倆的確是同一個對象，指向的是同一個內存地址。那是不是所有的整數對象只要兩個對象的值(內容)相等，它們就是同一個實例對象呢?換句話說，對于整數對象只要==返回True，is操作也會返回True嗎?帶著這個問題來看下面這兩段代碼：
片段一：
- >>> a = 257
- >>> b = 257
- >>> a == b
- True
- >>>
片段二：
- >>> a = 257
- >>> b = 257
- >>> a is b
- False
- >>>
對于257，a is b返回的竟然是False，結果可能在你的意料之中，也有可能出乎你的意料，但不管怎么，我們還是要刨根問底，找出問題的真相。
解惑一
出于對性能的考慮，Python內部做了很多的優化工作，對于整數對象，Python把一些頻繁使用的整數對象緩存起來，保存到一個叫small_ints的鏈表中，在Python的整個生命周期內，任何需要引用這些整數對象的地方，都不再重新創建新的對象，而是直接引用緩存中的對象。Python把這些可能頻繁使用的整數對象規定在范圍[-5, 256]之間的小對象放在small_ints中，但凡是需要用些小整數時，就從這里面取，不再去臨時創建新的對象。因為257不再小整數范圍內，因此盡管a和b的值是一樣，但是他們在Python內部卻是以兩個獨立的對象存在的，各自為政，互不干涉。
弄明白***個問題后，我們繼續在Python交互式命令行中寫一個函數，再來看下面這段代碼：
片段一：
- >>> c = 257
- >>> def foo():
- ... a = 257
- ... b = 257
- ... print a is b
- ... print a is c
- ...
- >>> foo()
- True
- False
呃，什么情況，是的，你沒看錯，片段一中的這段代碼 a、b 值都是257的情況下，出現了a is b返回True，而a is c 返回的False，a、b、c的值都為257，為什么會出現不同的結果呢?這對于剛剛好不容易建立起來的認知就被徹底否決了嗎，那這段代碼中究竟發生了什么?難道解惑一中的結論是錯誤的嗎?
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
為了弄清楚這個問題，我們有必要先理解程序代碼塊的概念。Python程序由代碼塊構成，代碼塊作為程序的一個最小基本單位來執行。一個模塊文件、一個函數體、一個類、交互式命令中的單行代碼都叫做一個代碼塊。在上面這段代碼中，由兩個代碼塊構成，c = 257作為一個代碼塊，函數foo作為另外一個代碼塊。Python內部為了將性能進一步的提高，凡是在一個代碼塊中創建的整數對象，如果存在一個值與其相同的對象于該代碼塊中了，那么就直接引用，否則創建一個新的對象出來。Python出于對性能的考慮，但凡是不可變對象，在同一個代碼塊中的對象，只有是值相同的對象，就不會重復創建，而是直接引用已經存在的對象。因此，不僅是整數對象，還有字符串對象也遵循同樣的原則。所以 a is b就理所當然的返回True了，而c和a不在同一個代碼塊中，因此在Python內部創建了兩個值都是257的對象。為了驗證剛剛的結論，我們可以借用dis模塊從字節碼的角度來看看這段代碼。
- >>> 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
可以看出兩個257都是從常量池的同一個位置co_consts[1]獲取的。
總結
一番長篇大論之后，得出兩點結論：1、小整數對象[-5,256]是全局解釋器范圍內被重復使用，永遠不會被GC回收。2、同一個代碼塊中的不可變對象，只要值是相等的就不會重復創建新的對象。似乎這些知識點對日常的工作一點忙也幫不上，因為你根本不會用is來比較兩個整數對象的值是否相等。那為什么還要拿出來討論呢?嗯，程序員學知識，不應該淺嘗輒止，要充分發揮死磕到底的精神。
