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详解python中的 is 操作符

时间:2020-12-29 00:14     来源/作者:海纳

大家可以与Java中的 == 操作符相互印证一下,加深一下对引用和对象的理解。原问题: Python为什么直接运行和在命令行运行同样语句但结果却不同,他们的缓存机制不同吗?

其实,高票答案已经说得很详细了。我只是再补充一点而已。

is 操作符是Python语言的一个内建的操作符。它的作用在于比较两个变量是否指向了同一个对象。

与 == 的区别

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class A():
 def __init__(self, v):
  self.value = v
 def __eq__(self, t):
  return self.value == t.value
a = A(3)
b = A(3)
print a == b
print a is b

这个结果是True,False。因为我们重写了__eq__方法就使得a, b在比较的时候,只比较它们的value即可。只要它们的value相等,那么a, b就是相等的。

而 is 操作符是判断两个变量是否引用了同一个对象。

同一个对象?

is 的用法说起来其实挺简单的,但是真正用起来,它的难点恰恰就在于判断哪些对象是同一个对象。

看下面的几个测试,先不看结果,自己能答对多少?

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a = 10
b = 10
print a is b
a = 10.0
b = 10.0
print a is b
a = 10
def f():
 return 10
print f() is a
a = 1000
def f():
 return 1000
print f() is a
a = 10.0
def f():
 return 10.0
print f() is a

嗯。这个结果是True, True, True, False, False。你答对了吗?

这个结果中牵扯到两个问题:第一,就是小整数的缓存,第二,就是pyc文件中CodeObject的组织问题。

Python中把-127到128这些小整数都缓存了一份。这和Java的Integer类是一样的。所以,对于-127到128之间的整数,整个Python虚拟机中就只有一个实例。不管你什么时候,什么场景下去使用 is 进行判断,都会是True,所以我们知道了这两个测试一定会是True:

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a = 10
b = 10
print a is b
a = 10
def f():
 return 10
print f() is a

接着,我们重点看下,这两个测试:

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a = 10.0
b = 10.0
print a is b
a = 10.0
def f():
 return 10.0
print f() is a

为什么一个是True,一个是False。要探究这个问题,就要从字节码的角度去分析了。我们先把这个文件编译一下:

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python -m compileall testis.py

然后再使用这个工具查看一下字节码文件: 

  https:// github.com/hinus/railgu n/blob/master/src/main/python/rgparser/show.py

得到这样的输出:

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<argcount> 0 </argcount>
<nlocals> 0</nlocals>
<stacksize> 2</stacksize>
<flags> 0040</flags>
<code>
 6400005a00006400005a01006500006501006b080047486400005a000064
 01008400005a02006502008300006500006b0800474864020053
</code>
<dis>
1   0 LOAD_CONST    0 (10.0)
   3 STORE_NAME    0 (a)
 
2   6 LOAD_CONST    0 (10.0)
   9 STORE_NAME    1 (b)
 
3   12 LOAD_NAME    0 (a)
   15 LOAD_NAME    1 (b)
   18 COMPARE_OP    8 (is)
   21 PRINT_ITEM  
   22 PRINT_NEWLINE 
 
5   23 LOAD_CONST    0 (10.0)
   26 STORE_NAME    0 (a)
 
6   29 LOAD_CONST    1 (<code object f>)
   32 MAKE_FUNCTION   0
   35 STORE_NAME    2 (f)
 
8   38 LOAD_NAME    2 (f)
   41 CALL_FUNCTION   0
   44 LOAD_NAME    0 (a)
   47 COMPARE_OP    8 (is)
   50 PRINT_ITEM  
   51 PRINT_NEWLINE 
   52 LOAD_CONST    2 (None)
   55 RETURN_VALUE 
</dis>
<names> ('a', 'b', 'f')</names>
<varnames> ()</varnames>
<freevars> ()</freevars>
<cellvars> ()</cellvars>
<filename> 'testis.py'</filename>
<name> '<module>'</name>
<firstlineno> 1</firstlineno>
<consts>
 10.0
 <code>
  <argcount> 0 </argcount>
  <nlocals> 0</nlocals>
  <stacksize> 1</stacksize>
  <flags> 0043</flags>
  <code> 64010053</code>
  <dis>
7   0 LOAD_CONST    1 (10.0)
   3 RETURN_VALUE 
  </dis>
  <names> ()</names>
  <varnames> ()</varnames>
  <freevars> ()</freevars>
  <cellvars> ()</cellvars>
  <filename> 'testis.py'</filename>
  <name> 'f'</name>
  <firstlineno> 6</firstlineno>
  <consts>
  None
  10.0
  </consts>
  <lnotab> 0001</lnotab>
 </code>
 None
</consts>
<lnotab> 060106010b0206010902</lnotab>

大家注意看,整个python文件其实就是一个大的<code>对象,f 所对应的那个函数也是一个<code>对象,这个code对象做为整体是大的<code>对象的consts域里的一个const项。再注意,在大<code>对象里,有10.0这样的一个const项,f 这个<code>对象所对应的conts里呢,也有一个10.0这个浮点数。

当python在加载这个文件的时候,就会完成主<code>里的10.0这个浮点数的加载,生成一个PyFloatObject。也就是说静态的pyc文件的常量表在被加载以后,就变成了内存中的常量表,文件的表里的10.0就变成了内存中的一个PyFloatObject。所以,a, b两个变量都会引用这个PyFloatObject。

但是 f 里的那个10.0呢?它是要等到MAKE_FUNCTION被调用的时候才会真正地初始化。做为 f 方法的返回值,它必然与我们之前所说的主<code>里的10.0不是同一个对象了。

本质上讲,这是Python的一个设计缺陷(例如Java以一个文件为编译单元,共享同一个常量池就会减轻这个问题。但如果跨文件使用 == 操作符,也会出现同样的问题。仍然没有解决这个问题。实际上,我自己也不知道该怎么解决这个问题。)我们应该尽量避免 is 的这种用法。始终把 is 的用法限制在本文的第一个例子中。这样相对会安全一些。

原文链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/32351552?utm_source=tuicool&utm_medium=referral

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