为啥 id() == id() 和 id([]) == id([]) 在 Python 中？

Posted 2023-02-21

【中文标题】为啥 id() == id() 和 id([]) == id([]) 在 Python 中？

【英文标题】：Why does id() == id() and id([]) == id([]) in CPython?为什么 id() == id() 和 id([]) == id([]) 在 Python 中？

【发布时间】：2011-04-22 02:11:21

【问题描述】：

为什么 CPython（不知道其他 Python 实现）有以下行为？

tuple1 = ()
tuple2 = ()                                                                                                   
dict1 = 
dict2 = 
list1 = []
list2 = []
# makes sense, tuples are immutable
assert(id(tuple1) == id(tuple2))
# also makes sense dicts are mutable
assert(id(dict1) != id(dict2))
# lists are mutable too
assert(id(list1) != id(list2))
assert(id(()) == id(()))
# why no assertion error on this?
assert(id() == id())
# or this?
assert(id([]) == id([]))

我有一些想法可能，但找不到具体的原因。

编辑

进一步证明格伦和托马斯的观点：

[1] id([])
4330909912
[2] x = []
[3] id(x)
4330909912
[4] id([])
4334243440

【问题讨论】：

哇，这很奇怪。看起来如果你得到一个新的 dict/list 的 id，然后让它的引用计数下降到零，然后得到另一个新的 dict/list，它将具有相同的 id。当其引用计数降至零时，它看起来像一个未修改的字典/列表被保存以备后用。我的猜测是，这是针对创建并立即丢弃字典/列表的代码的情况的优化。这很常见，例如：使用setdefault 的代码经常这样做。

@Potatoswatter：绝对不是。对象的ID在创建后永远不会改变，而list和dicts是可变对象，所以空lists和dicts不能像字符串和小数字那样被记忆。

@Glenn Maynard：从技术上讲，您可以通过在丢弃之前先清空它们来记忆空列表和字典；但是，与创建新处理器相比，这可能只是浪费处理器周期。

@Lie Ryan：我真的不知道你在说什么，但你不能记住空列表，因为对象的 id 必须在其生命周期内保持不变。

@Glenn Maynard：是的，你可以。从技术上讲，您可以拥有一个空列表和空字典池；每次你需要一个新的字典时，都会检查这个池，每次你处理一个列表时（即当引用计数为零时）你把列表/字典放回池中。不要求两个不同时间的两个对象不具有相同的 id()。但是，这里没有太多的节省。 我刚刚意识到，这不是记忆，而是缓存

【参考方案1】：

一旦对象超出范围，CPython 就会对对象进行垃圾收集，因此第二个[] 是在收集第一个[] 之后创建的。因此，大多数情况下它最终都位于相同的内存位置。

这非常清楚地显示了正在发生的事情（在 Python 的其他实现中输出可能会有所不同）：

class A:
    def __init__(self): print("a")
    def __del__(self): print("b")

# a a b b False
print(A() is A())
# a b a b True
print(id(A()) == id(A()))

【讨论】：

那么为什么print id(); a = []; print id() 在cpython 中会打印两次相同的值呢？存储在a 中的列表不应该占用第一个字典释放的位置吗？

@Laurence：不，不一定。分配器很复杂并且经过高度优化；他们不会简单地获取可用的第一个地址。在这种情况下，dict 对象和 list 对象具有非常不同的大小，这可能会将它们放入不同的分配桶中。

在 Python 3.x 中，分配器的工作方式（在高级别）是a documented part of the the C API，而不是埋在源代码中的 cmets 中，尽管我认为特定的自定义列表和 dict/set 分配器并且 freelists 仅记录在源代码中（Objects/listobject.c 和 dictobject.c）。

另一种查看方式是这个 sn-p：x = []; i = id(x); del x; gc.collect(); i == id([])。如果您放弃gc.collect() 调用，这将（可能）返回False，否则（可能）返回True。

@filmor 这不是 CPython 垃圾收集的工作原理

【参考方案2】：

当您调用id() 时，Python 会创建一个字典并将其传递给id 函数。 id 函数获取它的 id（它的内存位置），并丢弃 dict。字典被破坏了。当您快速连续执行两次（同时没有创建任何其他字典）时，Python 第二次创建的字典恰好使用与第一次相同的内存块。 （CPython 的内存分配器比听起来更有可能。）因为（在 CPython 中）id 使用内存位置作为对象 id，所以两个对象的 id 是相同的。如果您将 dict 分配给一个变量然后获取它的 id()，这显然不会发生，因为 dicts同时是活动的，所以它们的 id 必须不同。

可变性不会直接发挥作用，但缓存元组和字符串的代码对象会发挥作用。在相同的代码对象（函数或类主体或模块主体）中，相同的文字（整数、字符串和某些元组）将被重用。可变对象永远不能重复使用，它们总是在运行时创建。

简而言之，对象的 id 仅在对象的生命周期内是唯一的。在对象被销毁之后，或者在它被创建之前，其他东西可以具有相同的 id。

【参考方案3】：

列表和字典上的 == 运算符不会比较对象 ID 以查看它们是否是同一个对象 - 为此使用 obj1 is obj2。

取而代之的是 == 操作符比较 dict 列表的成员以查看它们是否相同。

【讨论】：

他不是在比较[] == []，而是在比较id([]) == id([])。

注意他不是在比较列表和字典，而是他们的id()。

OP 并没有尝试这样做。

实际上，大多数 == 的实现都会先使用 is 运算符进行检查，然后再进行成员检查。原因是具有相同 id 的两个对象必须具有相同的内容。但是你是对的，id() 比较应该使用is 运算符而不是id(a) == id(b) 来完成；并且获取对象的 id() 通常是没有意义的。

@Lie Ryan 有趣的是，这在这种情况下不起作用：[] is [] 是 False。我想将第一个 [] 传递给 id 会为其创建一个退出范围。