為什麼 CPython 中兩個不同的物件可以具有相同的 ID，即使它們不是同一個物件？

理解 CPython 中相同的物件 ID

在 CPython 中，內建函數 id() 傳回表示物件記憶體位址的唯一整數。有趣的是，在某些情況下，兩個不同的物件可以具有相同的ID，如下例所示：

<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>

行為背後的原因

這種奇特的現象這種現象的發生是由於CPython 記憶體分配器的運行時行為及其處理對象創建和銷毀的方式造成的。當呼叫 id({}) 時，CPython 會建立一個新的字典物件並將其指派到記憶體中的暫存位置。然而，這個臨時物件在 id() 函數返回其 ID 後立即被銷毀。當呼叫下一個 id({}) 時，新字典可能恰好在與前一個字典相同的記憶體位置中創建，從而導致即使這些物件不同，也會產生相同的 ID。

這個推理是以下序列中觀察到的行為進一步支持了這一點：

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

x = []
id(x)
4330909912

id([])
4334243440</code>

可變性和緩存的影響

值得注意的是，可變性在此行為中扮演間接角色。雖然可變物件（例如列表和字典）不符合代碼物件快取的條件，但不可變物件（例如空元組和某些字串）可以。這意味著在同一個程式碼物件中，這些不可變物件將被重複使用，可能導致將相同的 ID 指派給不同的不可變物件。

Id 唯一性和物件生命週期

總之，物件的 ID 僅在其生命週期內是唯一的。一旦一個物件被銷毀或在創建之前，另一個物件可能會被指派相同的 ID。這種行為強調了 CPython 中物件 ID 的短暫性，以及在底層 Python 實現的上下文中理解記憶體分配和物件創建動態的重要性。

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