Python 小数据池、代码块以及代码块缓存机制

按照惯例，吟诗一首：苏轼《江城子·乙卯正月二十日夜记梦》

十年生死两茫茫，不思量，自难忘。千里孤坟，无处话凄凉。
纵使相逢应不识，尘满面，鬓如霜。
夜来幽梦忽还乡，小轩窗，正梳妆。相顾无言，惟有泪千行。
料得年年肠断处，明月夜，短松冈。

1. is 和 == 之间的区别

在讲解代码块及其缓存机制之前有必要搞清楚is和==之间的区别

开门见山直接说：==是比较两边变量的值是否相同，is是比较两边变量的内存地址是否相同，在python中内存地址如何获取，当然是使用id(item)函数获取了

举两个例子

1.1 实例1

在pycharm中

i = 100
i2 = 100
print(i==i2)
print(i is i2)
print("i的id==%s"%id(i))
print("i2的id==%s"%id(i2))

结果如下：

True
True
i的id==1530694864
i2的id==1530694864

在交互式解释器中：

>>> i = 100
>>> i2 = 100
>>> print(i==i2)
True
>>> print(i is i2)
True
>>> print("i的id==%s"%id(i))
i的id==1534495952
>>> print("i2的id==%s"%id(i2))
i2的id==1534495952
>>>

1.2 实例1

i=1000
i2=1000
print(i==i2)
print(i is i2)
print("i的id==%s"%id(i))
print("i2的id==%s"%id(i2))

结果如下：

True
True
i的id==2652515053360
i2的id==2652515053360

在交互式解释器中：

>>> i=1000
>>> i2=1000
>>> print(i==i2)
True
>>> print(i is i2)
False
>>> print("i的id==%s"%id(i))
i的id==2399836012432
>>> print("i2的id==%s"%id(i2))
i2的id==2399865240496
>>>

通过以上两个例子的结果你是不是感觉晕了，为什么同时数字类型100和1000，使用is == 进行比较的结果不一样，并且在pycharm中的结果和交互式解释器中的结果也不一样，难道是pychram有bug？？？不是说好的is是比较内存地址的吗，
各位不明白的小伙伴，别急，欲知原因如何，且看下文分解。这就是我今天要引出 的一个知识点，代码块、代码块缓存机制、小数据池

2.代码块

Python程序是由代码块构造的。块是一个python程序的文本，他是作为一个单元执行的。
代码块：一个模块，一个函数，一个类，一个文件等都是一个代码块。
而作为交互方式输入的每个命令都是一个代码块。
就是通过命令行进入Python解释器里面，每一行代码都是一个代码块，而在pycharm下一个文件下就是一个代码块
但是对于一个文件中的两个函数，分别是两个不同的代码块

3.代码块缓存

前提条件：
在同一个代码块内。 重要的事情说三遍: 在同一个代码块内,在同一个代码块内,在同一个代码块内,

机制内容：
Python在执行同一个代码块的初始化对象的命令时，会检查是否其值是否已经存在，如果存在，会将其重用。
换句话说：执行同一个代码块时，遇到初始化对象的命令时，他会将初始化的这个变量与值存储在一个字典中，在遇到新的变量时，会先在字典中查询记录，如果有同样的记录那么它会重复使用这个字典中的之前的这个值。所以在你给出的例子中，文件执行时（同一个代码块）会把i、i2两个变量指向同一个对象，满足缓存机制则他们在内存中只存在一个，即：id相同。

适用对象： int（float），str，bool。

对象的具体细则：（了解）*

　　int(float):任何数字在同一代码块下都会复用。

　　bool:True和False在字典中会以1，0方式存在，并且复用。

　　str：几乎所有的字符串都会符合缓存机制，具体规定如下（了解即可！）：

3.1，非乘法得到的字符串都满足代码块的缓存机制：

s1 = '太白@！#*ewq'
s2 = '太白@！#*ewq'
print(s1 is s2)  # True

3.2,乘法得到的字符串分两种情况：

3.2.1 乘数为1时，任何字符串满足代码块的缓存机制：

b1 = '太白@5847395QQ0743895*&^%$#((&_+(())' *1
a1 = '太白@5847395QQ0743895*&^%$#((&_+(())' *1
print(a1 is b1)  # True

3.2.2 乘数>=2时：仅含大小写字母，数字，下划线，总长度<=20，满足代码块的缓存机制：

s1 = 'old_' * 5
s2 = 'old_' * 5
print(s1 is s2)  # True

优点：能够提高一些字符串，整数处理人物在时间和空间上的性能；需要值相同的字符串，整数的时候，直接从‘字典’中取出复用，避免频繁的创建和销毁，提升效率，节约内存。

4.小数据池

小数据池，不同代码块的缓存机制，也称为小整数缓存机制，或者称为驻留机制等等，叫什么因人而异。

Python自动将-5~256的整数进行了缓存，当你将这些整数赋值给变量时，并不会重新创建对象，而是使用已经创建好的缓存对象。

python会将一定规则的字符串在字符串驻留池中，创建一份，当你将这些字符串赋值给变量时，并不会重新创建对象， 而是使用在字符串驻留池中创建好的对象。

适用对象： int（float），str，bool

对象的具体细则：

int：那么大家都知道对于整数来说，小数据池的范围是-5~256 ，如果多个变量都是指向同一个（在这个范围内的）数字，他们在内存中指向的都是一个内存地址。

str:字符串要从下面这几个大方向讨论

1,字符串的长度为0或者1，默认都采用了驻留机制（小数据池）

2,字符串的长度>1,且只含有大小写字母，数字，下划线时，才会默认驻留。

3,用乘法得到的字符串，分两种情况。

3.1 乘数为1时：
仅含大小写字母，数字，下划线，默认驻留

　　

含其他字符，长度<=1,默认驻留。

含其他字符，长度>1,默认驻留。

3.2 乘数>=2时：

仅含大小写字母，数字，下划线，总长度<=20,默认驻留。

4.指定驻留。

from sys import intern
a = intern('hello!@'*20)
b = intern('hello!@'*20)
print(a is b)
#指定驻留是你可以指定任意的字符串加入到小数据池中，让其只在内存中创建一个对象，多个变量都是指向这一个字符串。

满足以上字符串的规则时，就符合小数据池的概念。

bool值就是True，False，无论你创建多少个变量指向True，False，那么他在内存中只存在一个。

总结：

如果在同一代码块下，则采用同一代码块下的缓存机制。

如果是不同代码块，则采用小数据池的驻留机制。

# pycharm 通过运行文件的方式执行下列代码：  这是在同一个文件下也就是同一代码块下，采用同一代码块下的缓存机制。
i1 = 1000
i2 = 1000
print(i1 is i2)  # 结果为True 因为代码块下的缓存机制适用于所有数字

通过交互方式中执行下面代码：   # 这是不同代码块下，则采用小数据池的驻留机制。
>>> i1 = 1000
>>> i2 = 1000
>>> print(i1 is i2)
False  # 不同代码块下的小数据池驻留机制 数字的范围只是-5~256.

# 虽然在同一个文件中，但是函数本身就是代码块，所以这是在两个不同的代码块下，不满足小数据池（驻存机制），则指向两个不同的地址。
def func():
    i1 = 1000
    print(id(i1))  # 2288555806672

def func2():
    i1 = 1000
    print(id(i1))  # 2288557317392

func()
func2()
复制代码

本文大量参考此文章python小数据池，代码块的最详细、深入剖析