为何Python中257的整数驻留表现在脚本与交互模式下有差异？

先看实际场景：
我们有foo.py文件，代码如下：

a = 257
b = 257
print(a is b)

通过终端执行脚本时，输出为True：

(.venv) user@group:~/development/playground$ python3 ./foo.py 
True

但在Python交互模式下执行相同代码，输出为False：

>>> a = 257
>>> b = 257
>>> print(a is b)
False

使用Python版本为3.10.12，背后的原因可以从两个角度解释：

核心原理：整数驻留与编译优化的差异 #

首先明确：is运算符判断的是两个变量是否指向内存中的同一个对象，而非值是否相等。Python默认会对-5到256的小整数做整数驻留（即缓存这些整数对象，避免重复创建），但257不在这个默认缓存范围内，正常情况下不会自动驻留。

脚本执行时的优化：常量折叠 #

当Python解释器编译整个脚本文件时，会执行常量折叠优化：它会一次性扫描整个代码中的常量值，发现a = 257和b = 257中的257是完全相同的常量，就会只在内存中创建一个257的整数对象，让a和b都指向这个对象。所以用is判断时，结果就是True。

交互模式的逐行编译限制 #

交互模式下，Python是逐行编译、逐行执行的。输入a = 257时，解释器编译并执行这一行，创建一个257的对象；输入b = 257时，又重新编译执行这一行，创建另一个独立的257对象。两个变量指向不同的内存地址，因此a is b返回False。

简单来说，脚本是整体编译触发了常量合并，交互模式逐行处理没触发这个优化，导致了结果差异。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者marcelegi