Python 中对象的比较操作 == 与 is

Posted 2021-10-05 江湖十年

Python 中对象的比较有两种方式 == 和 is。两种方式都能判断操作符两侧的变量值是否相等，那么它们的区别是什么呢？通过下面的介绍我们来一探究竟。

比较操作符通常用于条件语句，如下示例：

if a == b:
    pass

if a is False:
    pass

== 与 is 的区别

== 操作符比较对象的值是否相等。小明有一块 劳力士 手表，小李也有一块同款 劳力士 手表，这时我们就认为这两块手表相等。

小明的手表 = 劳力士
小李的手表 = 劳力士
小明的手表 == 小李的手表

is 操作符比较对象的身份标识是否相等，即对象在内存中的地址是否相同，如果两个对象的身份标识相等，就说明它们是同一个对象。小明的爸爸称呼小明叫 儿子，小明的女朋友称呼小明叫 老公，但这两个称呼都代表 小明 这个人，即为同一个对象。

爸爸的儿子 = 小明
女朋友的老公 = 小明
爸爸的儿子 is 女朋友的老公

接下来就用代码来展示一下 == 与 is 的区别：

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [1, 2, 3]
>>> a == b
True
>>> a is b
False
>>> id(a)
24603664
>>> id(b)
24603144

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a
>>> a == b
True
>>> a is b
True
>>> id(a)
24604144
>>> id(b)
24604144

在 Python 中 id 函数接收一个对象作为参数，并返回该对象在内存中的地址。
由以上代码可以分析出：== 操作符只比较两个对象的值是否相等，但不比较两个对象是否为同一个对象；而 is 操作符并不是比较两个对象的值是否相等，而是会确认两个对象是否为同一个对象，如果为同一个对象，那么它们的值自然相等。

Python 小整数对象池

以上两段代码已经能够体现出 == 与 is 的区别，不过 Python 中也有一些特殊情况，来看下面例子：

>>> a = 5
>>> b = 5
>>> a == b
True
>>> a is b
True
>>> id(a)
1730274128
>>> id(b)
1730274128

>>> a = 257
>>> b = 257
>>> a == b
True
>>> a is b
False
>>> id(a)
48558688
>>> id(b)
48558720

以上代码看起来就很怪异了，同样的比较操作，只是换了一个数字结果就不同了。
其实出现以上结果的原因在于 Python 自身。Python 出于性能上的考虑，在解释器启动的时候就已经将 -5 到 256 的整数创建到内存中了。而当我们需要创建值在 -5 到 256 的 int 数字的时候，Python 并不会新开辟一块内存去创建数字，而是直接将已存在的对象返回。
但是如果新创建的数字不在这个范围，Python 就会为每个变量单独开辟自己的内存空间。

Python intern 机制

再来看下面关于字符串比较的例子：

>>> a = \'hello world\'
>>> b = \'hello world\'
>>> a == b
True
>>> a is b
False
>>> id(a)
49465408
>>> id(b)
49465448

>>> a = \'hello\'
>>> b = \'hello\'
>>> a == b
True
>>> a is b
True
>>> id(a)
49429152
>>> id(b)
49429152

想必根据之前数字比较的例子，你大概也能猜测到以上代码结果不同的原因了。事实上，以上结果同样是 Python 出于对性能的考虑，不过这次 Python 并没有预先将 hello 字符串创建到内存中，而是使用了一种叫 intern 的机制。
关于 intern 机制在这里我们不去深究，以后有机会专门写一篇博客来介绍。总之你需要知道在某些场景下，Python 会对字符串开启 intern 机制来提高性能，从而导致出现上面示例代码的结果。

== 与 is 各自的适用场景

什么时候用 ==、什么时候用 is 呢？
当我们需要比较一个变量与一个 单例 的时候，应该使用 is，其他情况通常使用 ==。
例如拿一个变量去跟 True 或 False 进行比较的时候就应该使用 is，因为用 is 的比较的速度要比用 == 更快。
用 is 比较对象的时候，只需要判断它们是否处于同一块内存地址即可，而用 == 比较更慢的原因在于当用 == 去比较对象的时候会调用对象的 __eq__() 方法，而 __eq__() 方法通常会被重载，执行其内部逻辑往往会多花一些时间。

以下就是一个重载对象 __eq__() 方法的例子：

class MyList(object):
    def __init__(self, *args):
        self._list = [*args]

    def __eq__(self, other):
        result = False
        for i in self._list:
            for j in other._list:
                if i == j:
                    break
            else:
                break
        else:
            result = True
        return result

li_1 = MyList(1, 2, 3)
li_2 = MyList(1, 2, 3)
print(li_1 == li_2)  # True

你可以自行尝试修改 __eq__() 方法内部的逻辑来观察其结果。