面试题：Python中id()函数在内存管理里中等应用问题

Question

假设有两个变量a = [1, 2, 3] 和 b = [1, 2, 3]，请解释为什么id(a) != id(b)，而如果 a = 5; b = 5，id(a)可能等于id(b)，这在Python内存管理机制中有什么体现？

Answer 1

1. 列表情况（a = [1, 2, 3]; b = [1, 2, 3]）：
   • 在Python中，列表是可变对象。当执行a = [1, 2, 3]时，会在内存中创建一个新的列表对象，并将变量a指向这个对象。当执行b = [1, 2, 3]时，又会在内存中创建一个新的列表对象（即使其内容与a指向的列表相同），并将变量b指向这个新的对象。
   • id()函数返回对象的唯一标识符，由于这是两个不同的列表对象，所以id(a) != id(b)。这体现了Python对于可变对象的内存管理，即使对象内容相同，也会分别为其分配不同的内存空间，以支持对象的独立修改。
2. 整数情况（a = 5; b = 5）：
   • 整数在Python中是不可变对象。Python为了优化内存使用，对于一些常用的小整数（通常是 -5 到 256 这个范围，具体范围因Python实现而异），会预先创建并缓存这些整数对象。
   • 当执行a = 5和b = 5时，因为5在缓存范围内，a和b都指向了缓存中的同一个整数5的对象。所以id(a)可能（实际上在常用小整数范围内一定会）等于id(b)。这体现了Python对于不可变对象且是常用值的内存优化机制，通过复用已有的对象，减少内存开销。