同值不同变量的内存地址为何在Python与C++中表现不一致？

Python侧的实现逻辑 #

• Python的核心模型是一切皆对象，变量本身没有独立的存值内存空间，本质是绑定到对象上的引用，你可以把它理解成贴在对象上的名字标签：赋值操作不是把值拷贝到变量的专属空间，只是把变量这个标签贴到对应值的对象上。
• 主流的CPython解释器默认做了小整数驻留优化：启动阶段就会提前创建好-5到256区间所有整数的全局唯一对象，后续代码中所有给变量赋这个区间内的整数值时，都不会新建对象，直接让变量指向提前创建好的全局对象，这时候用id()获取的对象内存地址自然完全一致。
• 除了小整数，短字符串、部分不可变类型在满足条件时也会触发驻留优化，本质都是解释器为了减少重复对象创建、降低内存开销做的实现层优化，不是Python语言规范强制要求的行为。如果赋值的是超出驻留范围的数值、或者列表/字典这类可变对象，哪怕两个变量的值完全相同，通常也会指向不同的对象，id()返回的地址就会不一样。

a = 10
b = 10
print(id(a) == id(b))  # 输出True，二者指向同一个驻留的小整数对象

c = 257
d = 257
print(id(c) == id(d))  # 交互式环境下通常输出False，未触发驻留时会新建独立对象

C++侧的实现逻辑 #

• C++是静态编译的原生语言，变量在声明时就会根据其存储类型（栈、堆、全局存储区等）分配独立的专属内存空间。给两个不同变量赋相同值的本质，是把相同的数值拷贝到两个变量各自的独立内存中，两个变量本身对应完全不同的内存位置，用&取地址自然会得到不同的结果。
• C++中只有显式定义引用、或者用指针指向同一个已有变量时，才会出现地址相同的情况，这和Python默认的引用语义有本质区别。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10;
    int b = 10;
    cout << (&a == &b) << endl; // 输出0（false），a、b是栈上独立分配的int变量，地址互不相同

    int& c = a; // c是a的引用，和a绑定到同一块内存
    cout << (&a == &c) << endl; // 输出1（true）
    return 0;
}

核心差异总结 #

两门语言的表现差异本质来自完全不同的变量模型：Python的变量是绑定到对象的标签，多个标签完全可以贴到同一个对象上；C++的变量本身就是承载值的独立内存容器，不同容器哪怕装完全相同的内容，本身的存储位置也不一样。

• 需要注意：C++编译器在高优化等级下，也可能对同值的常量做常量合并优化，让它们共享同一块内存，但这属于编译器可选的优化策略，不是语言层面的固定语义，和Python的驻留优化性质类似，都不能作为“同值变量一定地址相同”的通用依据。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hritik _