Python中对象的比较操作==和is区别详析

前言

在Python语言中，对象比较主要涉及两种操作符：==和is。尽管两者都能用于判断操作符两侧变量的关系，但它们的具体行为存在显著差异。下文将通过具体示例深入剖析这两者的区别。

比较操作符通常用于条件语句，如下示例：

if a == b:
 pass

if a is False:
 pass

== 与 is 的区别

== 操作符的核心功能是判断两个对象的值是否相等。可以将其类比为：小明拥有一块劳力士手表，小李也拥有一块同款劳力士手表，此时我们判定这两块手表在价值或外观上是相等的。

小明的手表 = 劳力士 小李的手表 = 劳力士 小明的手表 == 小李的手表

is 操作符则用于比较对象的身份标识（identity），即检查两个变量是否指向内存中的同一地址。如果两个对象的身份标识相同，说明它们引用的是内存中的同一个对象实例。例如，小明的父亲称呼他为“儿子”，而小明的女朋友称呼他为“老公”，虽然称呼不同，但指代的都是小明这个人，即同一个对象。

爸爸的儿子 = 小明 女朋友的老公 = 小明 爸爸的儿子 is 女朋友的老公

接下来通过代码示例来直观展示 == 与 is 的具体区别：

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [1, 2, 3]
>>> a == b
True
>>> a is b
False
>>> id(a)
24603664
>>> id(b)
24603144

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a
>>> a == b
True
>>> a is b
True
>>> id(a)
24604144
>>> id(b)
24604144

在Python中，id()函数接收一个对象作为参数，并返回该对象在内存中的地址。

通过上述代码分析可以得出结论：== 操作符仅比较两个对象的值是否相等，而不关心它们是否为同一个对象；而 is 操作符并不比较值是否相等，而是确认两个变量是否指向同一个对象。如果两个变量指向同一个对象，那么它们的值必然相等。

Python 小整数对象池

前文的两段代码已经展示了 == 与 is 的基本区别，但Python中存在一些特殊情况。请看下面的例子：

>>> a = 5
>>> b = 5
>>> a == b
True
>>> a is b
True
>>> id(a)
1730274128
>>> id(b)
1730274128

>>> a = 257
>>> b = 257
>>> a == b
True
>>> a is b
False
>>> id(a)
48558688
>>> id(b)
48558720

上述代码看起来可能有些反直觉，同样的比较操作，仅仅因为数字不同，结果就出现了差异。

造成这种现象的根本原因在于Python自身的实现机制。出于性能优化的考虑，Python解释器在启动时，会将 -5 到 256 范围内的整数预先创建并驻留在内存中。当我们需要创建值位于 -5 到 256 之间的整数时，Python不会重新开辟新的内存空间，而是直接返回已存在的对象引用。

然而，如果新创建的整数不在这个预定义范围内，Python就会为每个变量单独开辟独立的内存空间，导致即使值相同，它们的内存地址也不同。

Python intern 机制

再来看一个关于字符串比较的例子：

>>> a = 'hello world'
>>> b = 'hello world'
>>> a == b
True
>>> a is b
False
>>> id(a)
49465408
>>> id(b)
49465448

>>> a = 'hello'
>>> b = 'hello'
>>> a == b
True
>>> a is b
True
>>> id(a)
49429152
>>> id(b)
49429152

基于之前对整数比较的理解，你可能已经猜到上述代码结果不同的原因。事实上，这也是Python出于性能优化的考虑，但这次采用的机制被称为 intern（驻留）机制。

关于 intern 机制的具体实现原理较为复杂，此处不再深入展开，未来可能会专门撰文介绍。总之，你需要了解的是，在某些特定场景下，Python会对字符串启用 intern 机制以提升性能，这直接导致了上述示例中代码执行结果的差异。

== 与 is 各自的适用场景

那么，在实际开发中，何时应该使用 ==，何时又该使用 is 呢？

当我们需要比较一个变量与单例（Singleton）对象时，应当使用 is；而在其他大多数情况下，通常使用 ==。

例如，当我们将一个变量与 True 或 False 进行比较时，推荐使用 is，因为使用 is 进行比较的速度通常比使用 == 更快。

使用 is 比较对象时，Python只需判断它们是否指向同一块内存地址，这是一个非常轻量级的操作。相比之下，使用 == 比较对象时，Python会调用对象的 __eq__() 方法。由于 __eq__() 方法通常会被重载以执行复杂的内部逻辑，因此其执行速度相对较慢。

以下代码展示了一个重载对象 __eq__() 方法的示例：

class MyList(object):
  def __init__(self, *args):
    self._list = [*args]

  def __eq__(self, other):
    result = False
    for i in self._list:
      for j in other._list:
        if i == j:
          break
      else:
        break
    else:
      result = True
    return result

li_1 = MyList(1, 2, 3)
li_2 = MyList(1, 2, 3)
print(li_1 == li_2) # True

你可以尝试修改 __eq__() 方法内部的逻辑，以观察其对比较结果的影响。

总结

到此为止，关于Python中对象比较操作 == 和 is 的区别已介绍完毕。如需了解更多相关内容，建议搜索本站以前的文章或继续浏览下方的相关文章。希望大家今后能多多支持本站！