Python中正负整数内存分配行为差异的原因问询

先还原你在Windows 7 cmd里的测试代码，方便大家理解场景：

Python 3.7.1 (v3.7.1:260ec2c36a, Oct 20 2018, 14:57:15) [MSC v.1915 64 bit (AMD64)] on win32
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>>> a = 8
>>> b = 8
>>> id(a)
8791373558832
>>> id(b)
8791373558832
>>> a is b
True
>>> c = -8
>>> d = -8
>>> id(c)
4802576
>>> id(d)
5223952
>>> c is d
False
>>> type(a)
<class 'int'>
>>> type(c)
<class 'int'>

你观察到的现象，核心原因是CPython的小整数缓存机制——这是Python为了提升运行性能做的内存优化手段：

• CPython在启动时，会预先创建好**-5到256区间内的所有整数对象**并缓存起来。之后只要你用到这个区间里的整数，就会直接复用已有的缓存对象，不会再重新分配新的内存空间。
• 你的变量a和b赋值为8，正好落在这个缓存区间里，所以它们指向的是同一个内存对象，id()返回相同的地址，a is b自然返回True。
• 而-8不在这个缓存区间内，每次给变量赋值-8时，Python都会创建一个全新的整数对象，所以c和d指向的是两个独立的对象，id()不同，c is d返回False。

这里还要特意区分两个容易混淆的运算符：

• is：判断两个变量是否指向同一个内存对象（即内存地址是否完全相同）
• ==：判断两个变量的值是否相等（哪怕是不同对象，只要值一致就返回True）

比如你测试里的c和d，虽然c is d是False，但执行c == d肯定会返回True。

另外要说明，这个缓存是CPython的特定优化策略，其他Python实现（比如PyPy）可能有不同的缓存规则，但标准CPython的默认行为就是这样的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者rustyhu