Python is 關鍵字詳解：新手指南

Published October 3, 2024 by 徐培鈞
Python

在學習 Python 的過程中，is 關鍵字 是一個經常出現但容易被誤解的概念。

它在判斷物件身份（是否是同一個物件）時非常有用，但很多初學者常常將它與比較運算符 == 混淆。

這篇文章將深入介紹 Python 中的 is 關鍵字，包括其用途、與 == 的區別、使用示例和注意事項，幫助新手更好地理解和運用它。

is 關鍵字的基本概念

定義

  • is 關鍵字 用於判斷兩個變量是否引用同一個物件，即物件的 身份（Identity） 是否相同。
  • 語法：
  a is b

如果 a 和 b 引用同一個物件，則返回 True；否則返回 False。

物件身份（Identity）

  • 在 Python 中，每個物件都有一個唯一的標識，使用內建函數 id() 可以獲取物件的身份標識（內存地址）。
  print(id(a))
  • is 關鍵字 實際上比較的是兩個物件的 id() 是否相同。

is 與 == 的區別

is 比較物件身份

  • 判斷兩個變量是否引用同一個物件。

== 比較物件的值

  • 判斷兩個物件的值（內容）是否相等。

示例

a = [1, 2, 3]
b = a
c = [1, 2, 3]

print(a is b)  # True，a 和 b 是同一個物件
print(a == b)  # True，a 和 b 的值相等

print(a is c)  # False，a 和 c 不是同一個物件
print(a == c)  # True，a 和 c 的值相等

解釋：

  • b = a：b 引用 a 所指向的同一個列表物件。
  • c = [1, 2, 3]：c 是一個新的列表，內容與 a 相同，但不是同一個物件。

is 的使用示例

比較可變和不可變物件

不可變物件的示例

x = 256
y = 256

print(x is y)  # True
print(x == y)  # True
  • 在 Python 中，小範圍的整數（如 -5 到 256）和短字符串會被緩存，因此相同值的變量可能引用同一個物件。

可變物件的示例

x = []
y = []

print(x is y)  # False
print(x == y)  # True
  • 雖然 x 和 y 都是空列表，且內容相同，但它們是兩個不同的物件。

元組的 is 比較

元組（Tuple）是不可變的序列類型，那麼在比較元組時，is 和 == 的行為如何呢？

相同內容的元組

t1 = (1, 2, 3)
t2 = (1, 2, 3)

print(t1 is t2)  # False
print(t1 == t2)  # True
  • 解釋：
    • t1 和 t2 是兩個不同的元組物件，雖然內容相同，但在內存中是不同的物件。
    • t1 is t2 比較物件身份，通常返回 False。
    • t1 == t2 比較內容，返回 True。

相同引用的元組

t1 = (1, 2, 3)
t2 = t1

print(t1 is t2)  # True
print(t1 == t2)  # True
  • 解釋：
    • t2 = t1，t2 和 t1 引用同一個元組物件。
    • 因此，t1 is t2 返回 True。

小範圍整數和空元組的特殊情況

  • 空元組
  t1 = ()
  t2 = ()

  print(t1 is t2)  # True
  • Python 中，空元組是單例物件，因此所有的空元組引用同一個物件。
  • 小範圍整數的元組
  t1 = (1,)
  t2 = (1,)

  print(t1 is t2)  # 可能是 True，也可能是 False
  • 由於實現細節，對於包含小範圍整數的短元組，Python 可能會進行緩存，導致 t1 is t2 返回 True。但這種行為不保證，不能依賴。

單例物件的判斷

判斷 None

x = None

if x is None:
    print("x 是 None")
  • None 在 Python 中是單例物件，使用 is 判斷更為可靠。

判斷布林值

a = True
b = True

print(a is b)  # True

is 的使用注意事項

  1. 不要用 is 比較數值或字符串等不可變物件的內容。
    • 對於數值、字符串和元組，應該使用 == 來比較值是否相等。
  2. 緩存機制導致的誤判
    • 小範圍整數、短字符串和空元組可能會被緩存，導致 is 判斷為 True，但這不是通用規則。
  3. 正確使用場景
    • 判斷是否為 None：if x is None:
    • 判斷是否為同一個物件實例（如單例模式）。
    • 不建議：在意圖比較值的情況下使用 is。

常見誤區和調試技巧

誤區：誤用 is 比較值

a = 1000
b = 1000

print(a is b)  # 可能是 False，因為大於 256 的整數不被緩存
print(a == b)  # True
  • 解決方法：比較值時使用 ==。

元組比較的誤區

t1 = (1, 2, 3)
t2 = (1, 2, 3)

print(t1 is t2)  # False
print(t1 == t2)  # True
  • 誤區：以為內容相同的元組就是同一個物件。
  • 解決方法：比較元組內容時，應該使用 ==。

調試技巧：檢查物件的 id()

print(id(a))
print(id(b))
  • 如果兩個物件的 id 相同，則它們是同一個物件。

總結

  • is 關鍵字 用於比較兩個變量是否引用同一個物件，關注物件的身份。
  • == 運算符 用於比較兩個物件的值是否相等，關注物件的內容。
  • 正確使用 is
    • 判斷是否為 None、True、False 等單例物件。
    • 判斷是否為同一個物件實例。
  • 避免誤用
    • 不要用 is 比較數值、字符串、元組等不可變物件的內容。
    • 對於值的比較，應該使用 ==。

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