Python的单行运行、多行运行、可变对象与不可变对象的坑

前提：

参考书：《Python疯狂讲义》、《Python学习手册（第4版）》、菜鸟教程等

1 Python 单行运行、多行运行问题

（1）在使用pycharm时，整个py文件运行很简单，但想运行函数内的单行、类内的单行，建议操作：

• 选择局部代码进行运行；
• 选中需要运行的代码;
• 右键,选择Execute Selection in Console,即可运行。

（2）在命令行窗口下时，单行运行正常操作；但想运行函数/多行运行，建议使用；\。以下举个例子。

（3）为什么是使用;\呀？
这是因为命令窗口下使用;可以让Python解释器识别出这一行代码结束，表示分隔代码的意思。而\为转义字符，这里可以让Python解释器知道要交互的代码块还没有结束。

2 可变对象和不可变对象

• 不可变对象（变量指向的内存的中的值不能够被改变）：当更改该对象时，由于所指向的内存中的值不可改变，所以会把原来的值复制到新的空间，然后变量指向这个新的地址。python中数值类型（int、float），布尔型 bool，字符串 str，元组 tuple 都是不可变对象。

• 可变对象（变量指向的内存的中的值能够被改变）：当更改该对象时，所指向的内存中的值直接改变，没有发生复制行为。python中列表 list，字典 dict，集合 set都是可变对象。包括自定义的类对象也是可变对象。

• python变量保存的是对象的引用，这个引用指向堆内存里的对象，在堆中分配的对象分为两类，一类是可变对象，一类是不可变对象。不可变对象的内容不可改变，保证了数据的不可修改（安全，防止出错），同时可以使得在多线程读取的时候不需要加锁。

() is ()     # 返回True，因为tuple是不可变对象（不可改变）
'' is ''     # 返回True，因为str是不可变对象
None is None # 返回True，None也是不可变的
[] is []    # 返回False，因为是可变对象（可能改变，定义出来的两个必然要不一样）
{
    
    } is {
    
    }    # 返回False，因为是可变对象
[] == []    # 返回True，注意==和is的不同，==只比较内容，is比较地址（id）

class Student:  
    pass
Student() is Student()  # 返回False，自定义类型也是可变对象，两次定义的对象地址是不同的

id(Student()) == id(Student())  # 返回True，这里比较神奇。这是因为创建一个Student对象，id()后返回地址但是进行了对象销毁，第二次又重新创建，两次占用了同一个地址

3 Python不可变对象的编译时驻留

（类似java的常量池）

使用java的开发者、学习者，可以回忆回忆JVM的常量池

int 的驻留：-5到256之间的整数都会进行驻留，再次定义的变量地址不变，为什么是-5到256呢，这是解释器决定的，依赖于具体实现。str的驻留：只包含字母，数字，下划线的字符串会驻留；长度为0或1的会驻留；

a = -5    
b = -5   
a is b     
# True，-5到256之间的整数，驻留（因为这部分数据会频繁调用，驻留可以节省资源）
r
a = 256    
b = 256   
a is b     
# True，-5到256之间的整数，驻留

a = -6    
b = -6   
a is b     
# False，非-5到256之间的整数，不驻留

a = 257    
b = 257   
a is b     
# False，非-5到256之间的整数，不驻留

a = 'hello_world'    
b = 'hello'+'_'+'world'
a is b     
# True，只包含字母，数字，下划线的字符串会驻留

a = 'hello_world!'    
b = 'hello_world!'
a is b     
# False，包含了特殊字符!, 不驻留

'hello_world' is '_'.join(['hello', 'world'])     
# False，因为驻留是编译阶段发生的，join在解释阶段才产生结果，未进行驻留

a, b = 'hello_world!', 'hello_world!'
a is b 
# True 编译器的优化，在同一行赋值字符串时，只创建一个对象，指给两个引用。
#（ps：不适用3.7.x以下版本，3.7.x以下中会返回False，建议使用Python3.8.x）

4 关于Python 驻留的坑

4.1 Python 驻留的现象

跟驻留没有直接关系,是（1）命令行窗口单行交互式、（2）命令行窗口函数式、（3）.py文件内；这3种情况。

（1）既然python的整型-5到256之间的整数都会进行驻留，非-5到256之间的整数不驻留，且其目的是为了提高效率。那么就这里开始探索：

可以看出在（1）命令行窗口单行交互式 中-5到256之间的整数都会进行驻留，其（-5到256）之外为False， 被显示出来。

可以看出在（2）命令行窗口函数式中-5到256之间的整数都会进行驻留，其之外为True，也没有被显示出来

这里用了菜鸟的在线编译，而Pycharm的如下：

# 将函数放进.py文件里面结果为True
def func():    
	a = 257  
	b = 257  
	return a is b
func()  
# 返回True

可以看出在（3）.py文件内中-5到256之间的整数都会进行驻留，其之外为True，也没有被显示出来

4.2 出现Python 驻留的坑的原因

• 在命名行窗口下运行代码，是交互式，而且是一行一行解释，但for、while、函数调用等一起解释，形成的机器指令可以简单理解为一体。

• 是python的代码块机制导致的。在同一代码块中相同值的赋值会指向同一个对象。函数体，类对象体，py文件，模块都可以看作一个代码块，导致在命令行窗口单行交互式下跟命令行窗口函数式、py文件内不一样。

• 在交互式命令行上，一行看作一个代码块，所以，这里所谓“代码块的优化”，就是前面提到的，同行赋值的优化，只在一行（代码块）上优化。

• 到具体直接运行py文件，又有了更大范围的代码块的优化，所以连着两行相同赋值的对象，会指向同一个对象。