“is”关键字可能等同于 Python 中的相等运算符的类型

Question

对于 Python 中的某些类型，is 运算符似乎等同于 == 运算符。例如：

>>> 1 is 1
True
>>> "a spoon" is "a spoon"
True
>>> (1 == 1) is (2 == 2)
True

但是，情况并非总是如此：

>>> [] == []
True
>>> [] is []
False

这对于诸如列表之类的可变类型是有意义的。但是，元组等不可变类型似乎表现出相同的行为：

>>> (1, 2) == (1, 2)
True
>>> (1, 2) is (1, 2)
False

这引发了几个问题：

1. == / is 等价性是否与不变性有关？
2. 上面的行为是指定的还是实现细节？
3. 最重要的是（并且基本上），我如何知道分配是否会导致生成对象的副本或对其进行引用？

更新： 如果赋值总是通过引用，为什么下面的不打印2？：

>>> a = 1
>>> b = a
>>> a = 2
>>> b
1

为什么这不等价于下面的 C sn-p:

int a = 1;
int *b = &a;
a = 2;
printf("%d\n", *b);

对于这个问题的新奇表示歉意，但我是 Python 新手，觉得理解这一点很重要。你有什么推荐的读物来理解这些问题吗？

Answer 1

is 运算符测试两个对象在物理上是否相同，这意味着它们在内存中的地址是否相同。这也可以使用id() 函数进行测试：

>>> a = 1
>>> b = 1
>>> a is b
True
>>> id(a) == id(b)
True

另一方面，== 运算符测试语义相等性。这也可以通过实现__eq__() 函数被自定义类覆盖。从语义上讲，如果两个不同的列表的元素都相等，则它们是相等的，但在物理上它们将是不同的对象。

像字符串和元组这样的不可变类型可能会被 Python 实现池化，因此两个文字字符串对象实际上在物理上是相同的。但这并不意味着您总是可以使用is 来比较这些类型，如下例所示：

>>> "foobar" is "foobar"   # The interpreter knows that the string literals are
True                       # equal and creates only one shared object.
>>> a = "foobar"
>>> b = "foobar"
>>> a is b        # "foobar" comes from the pool, so it is still the same object.
True
>>> b = "foo"     # Here, we construct another string "foobar" dynamically that is
>>> b += "bar"    # physically not the same as the pooled "foobar".
>>> a == b
True
>>> a is b
False

Python 中的赋值总是将一个对象的引用绑定到一个变量名，并且从不暗示一个副本。

更新

类似于 C，认为 Python 变量总是指针：

>>> a = 1
>>> b = a
>>> a = 2
>>> b
1

大致相当于：

const int ONE = 1;
const int TWO = 2;

int *a = &ONE;
int *b = a;  /* b points to 1 */
a = &TWO;    /* a points to 2, b still points to 1 */

Answer 2

== / 是否与不变性相关？

没有。

请参阅 Python ‘==’ vs ‘is’ comparing strings, ‘is’ fails sometimes, why? 了解它为何适用于字符串，并参阅 Python “is” operator behaves unexpectedly with integers 了解它为何适用于整数（因此 bools 出于同样的原因）。

上面的行为是具体的，还是实现细节？

实现细节。

我如何知道分配是否会导致生成对象的副本或对其的引用？

分配总是通过引用。仅当您明确使用copy.copy（或类似的东西）时才会进行复制。

编辑：“通过引用”我并不是指 C++ 中的引用。 Python 的赋值将重新绑定变量。更像是

// int* a, *b;
a = new int(1);
b = a;
a = new int(2);
printf("%d\n", *b);

Answer 3

如果您来自 C 或 C++ 背景，那么合理解释 Python 中的所有变量确实是指针可能更简单。所以声明

 a = 1

确实和

差不多

 Object *a = new Integer(1);

is 运算符检查指针是否相等，而 == 运算符则涉及取决于对象类型的计算。

这个方案有点复杂，如果对象是不可变的（例如整数），那么出于效率原因，上面的代码确实有点像

 int *a = getFromCacheOrCreateNewInteger(1);

所以有时（但它是一个实现细节）不可变对象可能是 is 的同一个对象，即使它们是从逻辑角度独立创建的（例如，可能是 1+1 is 2-1，但不能保证）：

>>> 1+2 is 2+1
True
>>> 99999+1 is 1+99999
False
>>> 

更令人困惑的是，即使 Python 中的所有变量确实是指针，令人惊讶的是，Python 中没有指针概念，换句话说，没有办法传递一个函数，你的变量应该是什么存储。

为此，您需要传递名称（如果变量是全局变量）或传递要调用的 setter 函数（如果变量是局部变量）。这并不是什么大问题，因为在大多数情况下，您只需要多个返回值，而 Python 已经很好地处理了这一点：

def foo(x):
    return x+1, x-1

a, b = foo(12)

另一个额外的烦恼是，如果您确实需要为没有名称的局部变量（例如列表的元素）传递 setter，则它不能是匿名的lambda，因为赋值是一个语句 和lambda 只允许一个表达式。但是，您可以为此定义本地函数...

def foo(x, setter):
    setter(x + 1)

def bar():
    mylocal = [1,2,3]

    def setFirst(value):
        mylocal[0] = value

    foo(32, setFirst)

（好吧。我撒谎了……确实可以使用lambda value: mylocal.__setitem__(0, value)，但这或多或少是一个不受欢迎的事件；lambda 在 Python 中是如此讨厌，以至于一旦他们发现这是可能的，可能会添加另一个限制禁止它的语言;-) )。

如果您想更改命名本地，这在 Python 2.x 中是不可能的（但在 Python 3.x 和 nonlocal 中可能）。

关于何时执行复制以及何时仅复制指针的问题，答案非常简单。 Python 永远不会自动制作副本……如果您想制作副本，则必须自己明确地进行。这就是为什么例如常见的代码如下：

class Polygon:
    def __init__(pointlist):
        self.pointlist = pointlist[:]

[:] 表示法在这里表示类实例想要存储传递的列表的副本，以便如果您创建带有点列表的Polygon 实例，然后修改这个列表那么几何就不会改变。