为什么 CPython 中两个不同的对象可以具有相同的 ID，即使它们不是同一个对象？

理解 CPython 中相同的对象 ID

在 CPython 中，内置函数 id() 返回表示对象内存地址的唯一整数。有趣的是，在某些情况下，两个不同的对象可以具有相同的 ID，如以下示例所示：

<code class="python">tuple1 = ()
tuple2 = ()
dict1 = {}
dict2 = {}
list1 = []
list2 = []

# Tuples are immutable
assert(id(tuple1) == id(tuple2))

# Dicts are mutable
assert(id(dict1) != id(dict2))

# Lists are mutable too
assert(id(list1) != id(list2))

# Unexpectedly, empty dicts and lists have the same ID
assert(id({}) == id({}))
assert(id([]) == id([]))</code>

行为背后的原因

这种奇特的现象这种现象的发生是由于 CPython 内存分配器的运行时行为及其处理对象创建和销毁的方式造成的。当调用 id({}) 时，CPython 会创建一个新的字典对象并将其分配到内存中的临时位置。然而，这个临时对象在 id() 函数返回其 ID 后立即被销毁。当调用下一个 id({}) 时，新字典可能恰好在与前一个字典相同的内存位置中创建，从而导致即使这些对象不同，也会产生相同的 ID。

这个推理是以下序列中观察到的行为进一步支持了这一点：

<code class="python">id([])
4330909912

x = []
id(x)
4330909912

id([])
4334243440</code>

可变性和缓存的影响

值得注意的是，可变性在此行为中起着间接作用。虽然可变对象（例如列表和字典）不符合代码对象缓存的条件，但不可变对象（例如空元组和某些字符串）可以。这意味着在同一个代码对象中，这些不可变对象将被重复使用，可能导致将相同的 ID 分配给不同的不可变对象。

Id 唯一性和对象生命周期

总之，对象的 ID 仅在其生命周期内是唯一的。一旦一个对象被销毁或在创建之前，另一个对象可能会被分配相同的 ID。这种行为强调了 CPython 中对象 ID 的短暂性，以及在底层 Python 实现的上下文中理解内存分配和对象创建动态的重要性。

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