Python如何为字符串分配id？相同值字符串操作id不一致如何解释

核心基础前提 #

Python中字符串是不可变对象，所有对字符串的操作如果逻辑上会生成新值，都会默认创建新的字符串对象，仅当CPython解释器内置的优化逻辑判断可以复用现有对象时，才会直接返回原对象，才会出现id不变的情况。所有id变化/不变的差异都是CPython针对不同场景做的特定优化导致的，并非Python语言的标准规定。

各场景逐一解释 #

• 赋值"a"时总是返回相同id
  这是CPython的字符串驻留（intern）机制导致的：长度为1的ASCII字符、符合标识符命名规则的短字符串会被默认加入内部缓存池，全局复用同一个对象，因此多次赋值"a"都会指向缓存池中的同一个对象，id完全相同。
• 每次调用a.lower()都会改变id
  str.lower()方法的CPython实现中，没有做「返回值与原字符串值相等时直接返回原对象」的优化，哪怕输入已经是全小写字符串，每次调用都会生成新的临时字符串对象，因此每次id都会变化。
• a[::-1]操作会改变id
  反转切片的实现逻辑默认生成新字符串对象，哪怕反转后的值和原字符串完全相同，也不会做返回原对象的优化，因此id会变化。
• a[:1]操作不会改变id
  这是CPython针对短字符串切片做的特定优化：当切片的结果与原字符串完全相等时（长度为1的字符串取前1位刚好符合这个条件），会直接返回原对象，因此id不变。
• 调用g(a)不会改变id
  函数g中"" + x的拼接操作，CPython做了专门优化：空字符串和任意字符串拼接时，直接返回原字符串对象，不会创建新对象，因此id不变。
• 调用f(a)会改变id
  函数f中先执行x + x生成新字符串"aa"，再取[:1]得到值为"a"的字符串，这个结果刚好命中字符串驻留规则，直接返回了缓存池中的"a"对象，因此id从之前的临时对象id切换为缓存池中的固定"a"对象id。

注意事项 #

以上所有行为都是CPython 3.8版本的实现细节，不属于Python语言规范的强制要求，不同Python版本、不同解释器（如PyPy）的表现可能存在差异，实际开发中不要依赖字符串id是否相同来判断值是否相等，应该使用==运算符判断值相等，is运算符仅用于判断是否为同一个对象。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Antoine