Python 3.6.5 "is"和"=="超出缓存间隔的整数

Question

我想在前面说，我知道==和is之间的区别，一个用于引用，另一个用于对象。我还知道python在启动时会缓存范围为(-5, 256)的整数，所以在将它们与is进行比较时，它们应该可以工作。

然而，我看到了一种奇怪的行为。

>>> 2**7 is 2**7
True
>>> 2**10 is 2**10
False

这是意料之中的，2**7是128，2**10是1024，一个在区间(-5, 256)，另一个不在。

然而。。。

>>> 10000000000000000000000000000000000000000 is 10000000000000000000000000000000000000000
True

为什么返回True？它显然是高于任何类型的缓存间隔的值WAY，并且2**10 is 2**10清楚地表明is实际上不适用于高于256的整数。那么…为什么会发生这种情况？

Answer 1

CPython检测代码中的常量值，并重新使用它们来节省内存。这些常量存储在代码对象上，甚至可以从python中访问：

>>> codeobj = compile('999 is 999', '<stdin>', 'exec')
>>> codeobj
<code object <module> at 0x7fec489ef420, file "<stdin>", line 1>
>>> codeobj.co_consts
(999, None)

is的两个操作数都指向这个相同的999整数。我们可以通过分解代码来确认这一点：

>>> import dis
>>> dis.dis(codeobj)
1           0 LOAD_CONST               0 (999)
2 LOAD_CONST               0 (999)
4 COMPARE_OP               8 (is)
6 POP_TOP
8 LOAD_CONST               1 (None)
10 RETURN_VALUE

正如您所看到的，前两条LOAD_CONST指令都加载了索引为0的常量，即999数字。

但是，只有当两个数字同时编译时才会发生这种情况。如果你在一个单独的代码对象中创建每个数字，它们将不再相同：

>>> x = 999
>>> x is 999
False

Answer 2

请记住Python是编译的。表达式是一次性编译的，并且在可能的情况下共享其文字。任何运算，如求幂，或从一侧加减1，都会破坏恒等式。(理论上，Python可以进行常数折叠，从而扩展is相同的表达式集，但这并不麻烦。(

执行多次编译也将打破这一点：

>>> x=300
>>> x is 300
False