1 Python 中的对象 ID
我们在学习基础的时候没听说 Python 有 C 或 C++ 中的指针啊,Python 中指针是什么?
先把指针这个概念放一放,一提到指针可能初学 C 和 C++ 的人都害怕(本人也害怕),先来理解一下 Python 里面对象的本质。
比如下面的代码,当声明 a = 100
和 b = 100
的时候,能发现 id(a) == id(b)
,为什么 a 和 b 的 id 值是一样的呢?
>>> a = 100 >>> b = 100 >>> id(a) 4343720720 >>> id(b) 4343720720 >>>
我们来看一下这个图:
利用上图来打一个比喻,可能不是很准确但方便我们进行理解。如果计算机被当成是一栋楼,那么内存空间就相当楼中的每个房间,内存地址就是这个房间的门牌号,这个房间内可以存储数据(比如数字 100 ,数字 10 或者其他类型)。
假如有一天,来了个要租房的小 a,小 a 说:“我看中了门牌号为(内存地址 4343720720 )的这个房间”,并且放心的租用了这个房,所以 a = 100。小 a 就住在了这个房间里,当我们查询 id(a)
的时候,计算机就返回给我们这个房间的门牌号(也就是内存地址 4343720720 )。
同理,小 b 也看中了这个房子,并且也放心的住了下来。而且因为房间里存储的数据都是 100,即使虽然 a 和 b 的名字不同,但他们住同一房间,所以内存地址就相同。
再看如下的代码:
>>> a, b = 10, 20 >>> id(a) 4343717840 >>> id(b) 4343718160 >>> a, b = b, a >>> id(a) 4343718160 >>> id(b) 4343717840 >>>
当声明 a = 10
和 b = 20
的时候,情况发生了改变,这个过程其实也好理解,就是相当于小 a 和小 b 分别看中了不同的房间(小 a 看中的是门牌号 4343717840 的房间,小 b 看中的是门牌号 4343718160 ),当他们住下来后,这个房间存着不同数据( a=10, b=20 )。
当他们进行交换的时候a, b = b, a
,就相当于交换了房间,但是房间里的数据是没有变。最后a=20, b =10
,因为内存地址 4343717840 存的数字就是 10, 内存地址 4343718160 存的数字是 20。
2 is
比较符
如上图的例子,我们可以看到,如何确定 a 和 b 是否是一致的呢?通过:
>>> a is b
如果这两个对象确实是内存中的同一个对象将返回 True, 否则不一致就会返回 False 。
什么是对象 id
在 Python 中我们可以通过 id()
函数查看每个对象的内存 id。
id(x)
是一个整数id(x) == id(y)
当且仅当 x 和 y 在内存中引用相同的对象时才为真id(x)
在 x 的生命周期内是恒定的,也就说,只要 x 存在,这个内存 id 也是不变的
Python 解释器有许多语言的实现,虽然以上三点在每一种实现的 id()
函数都是正确的,但它们背后的实现方式并不相同。例如 CPython (用 C 语言编写的 Python 解释器),使用对象的内存地址作为它的 id --但不要认为所有的实现都会这样做!
例如,另一个 Python 实现是 Skulpt,这是一个 Python 到 JavaScript 的编译器,Anvil 使用它来在浏览器中运行 Python 客户端代码(这样您就可以为 Web 开发而无需编写 JavaScript)。 JavaScript 中的对象没有稳定的内存地址,JavaScript 也没有为每个对象公开一个稳定的标识符。所以,Skulpt 不能使用对象在内存中的地址作为它的 id。
在本文的其余部分,我们将使用使用 CPython 生成的示例,它确实使用对象的内存地址作为其 id。 CPython 能够做到这一点,因为一旦 CPython 中的对象存在,它就不能在内存中移动。这意味着使用对象的地址作为其 id 将保证该对象的生命周期内的稳定值,不像(例如)Skulpt。
我们来看一个列表的例子:
>>> a = ["Learning", "Python"] >>> id(a) 1769202632064 >>> b = a >>> id(a), id(b) (1769202632064, 1769202632064) >>>
我们定义了一个 a 列表,然后通过 b = a
建立指向 a 的新指针,当我们检查他们的 id 时,发现它们的结果是相同的 —— 1769202632064。
接下来,我们使用 copy()
函数来看一下会不会有不同的结果:
>>> c = a.copy() >>> id(a), id(c) (1769202632064, 1769171462656) >>>
如上所示,a 和 c 有着不同的 id,说明调用 copy()
函数完全生成了一个全新的列表对象。
a is b 的本质
所以本质上来说,说 a is b
直接相当于说 id(a) == id(b)
。当你在两个对象上调用 is 时,Python 会获取它们的 id 并直接比较它们。而已!
>>> a is b True >>>
然而,这还不是故事的结局。 Python 有另一种更灵活的方式来定义对象相等性。
3 ==
比较符
在 Python 中,想知道 “a 和 b 是否相同” 的另一种方法是使用如下的代码:
>>> a == b True >>>
就和 is
一样,==
比较符也是返回 True 或 False。但是 Python 决定返回哪个的方式与 is
运算符不同,这意味着 ==
和 is
可以为相同的对象提供不同的结果。
用同样的例子来看结果:
>>> a = ["Learning", "Python"] >>> b = a >>> c = a.copy() >>> a == b True >>> a is b True >>> a == c True >>> a is c False >>>
将看到 a ==c
为 True, 反而 a is c
为 False。为什么?原因是:
is
用于两个指针是否指向内存中完全相同的对象==
用于两个对象是否是被看做是相等的