Python3中id()运算符返回值解析及变量内存地址相关疑问

问题背景 #

运行以下代码：

a = 5
b = 5
print(a == b)
print(id(a) == id(b))

得到输出：

True
True

疑问点：

• Python3中的id()返回什么？
• 为什么第二行输出也是True？id()不是返回内存地址吗？
• 常量5会被分配特定的内存地址吗？
• 如何获取变量a和b的内存地址？

1. id()函数的返回值 #

id()返回的是对象在其生命周期内唯一的整数标识。在主流的CPython解释器中，这个整数直接对应对象的内存地址（其他Python解释器的实现可能不同，但CPython是最常用的）。

2. 为什么a和b的id相同？ #

这是CPython的小整数缓存优化机制导致的：为了减少内存开销、提升运行效率，解释器会预先缓存-5到256之间的整数对象。当你给a和b都赋值为5时，并不会创建两个独立的整数对象，而是让它们都指向缓存中已经存在的那个5的对象，所以两者的id自然相等。

如果超出这个缓存范围，比如赋值257，在普通场景下（非同一代码块或交互行内），两个变量的id会不同：

a = 257
b = 257
print(id(a) == id(b))  # 输出False

但如果是在同一代码块（比如函数内）或同一行赋值，编译器可能会做额外优化，让它们指向同一个对象，此时id也会相同。

3. 常量5的内存地址问题 #

是的，在CPython的小整数缓存机制下，5这类小整数会被提前分配固定的内存地址。整个程序运行期间，只要你引用5，都会指向这个已缓存的对象，不会重新分配新内存。

4. 获取变量的内存地址 #

在CPython中，id()返回的整数就是变量所指向对象的内存地址。如果想要更直观的十六进制格式（符合内存地址的常见展示形式），可以用hex()函数转换：

a = 5
print(hex(id(a)))  # 输出类似0x7f8b9c034080的十六进制地址

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Timothty C.