python - “is”运算符对非缓存整数的行为异常

Question

在使用Python解释器时，我偶然发现了关于is操作符的这个冲突情况：
如果在函数中进行求值，则返回True，如果在函数外部进行求值，则返回False。

>>> def func():
...     a = 1000
...     b = 1000
...     return a is b
...
>>> a = 1000
>>> b = 1000
>>> a is b, func()
(False, True)

由于is运算符计算所涉及对象的id()，这意味着a和b在函数int内部声明时指向同一个func实例，但在函数is外部声明时指向不同的对象。
为什么会这样？
注意：我知道在Understanding Python's "is" operator中描述的identity（==）和equality（[-5, 256]）操作之间的区别此外，我还知道python正在为范围内的整数执行缓存，如"is" operator behaves unexpectedly with integers中所述。
这里不是这样的，因为数字在这个范围之外，我确实想评估身份，而不是平等。

Answer 1

TL；博士：
正如reference manual所述：
块是作为一个单元执行的一段python程序文本。
以下是块：模块、函数体和类定义。
交互输入的每个命令都是一个块。
这就是为什么在函数的情况下，只有一个代码块，其中包含数字文本的单个对象
1000，因此id(a) == id(b)将产生True。
在第二种情况下，您有两个不同的代码对象，每个对象都有自己的文本1000soid(a) != id(b)对象。
请注意，此行为并不仅与int文本一起显示，您将获得类似的结果，例如，float文本（请参见here）。
当然，比较对象（显式is None测试除外）应该始终使用相等运算符==而不是is。
这里所述的一切都适用于最流行的python实现cpython。其他实现可能有所不同，因此在使用它们时不应进行任何假设。
更长的答案：
为了获得更清晰的视图并进一步验证这种看似奇怪的行为，我们可以使用code模块直接查看这些情况下的dis对象。
对于函数func：
除了所有其他属性之外，函数对象还有一个__code__属性，允许您查看该函数的编译字节码。使用dis.code_info可以很好地查看给定函数的代码对象中存储的所有属性：

>>> print(dis.code_info(func))
Name:              func
Filename:          <stdin>
Argument count:    0
Kw-only arguments: 0
Number of locals:  2
Stack size:        2
Flags:             OPTIMIZED, NEWLOCALS, NOFREE
Constants:
   0: None
   1: 1000
Variable names:
   0: a
   1: b

我们只对函数Constants的func项感兴趣。在它中，我们可以看到有两个值，None（始终存在）和1000我们只有一个int实例表示常量1000。这是调用函数时要分配给a和b的值。
通过func.__code__.co_consts[1]访问此值很容易，因此，在函数中查看a is b评估的另一种方法如下：

>>> id(func.__code__.co_consts[1]) == id(func.__code__.co_consts[1]) 

当然，因为我们指的是同一个对象，所以它的计算结果会小于cc>。
对于每个交互命令：
如前所述，每个交互命令被解释为一个单独的代码块：独立地解析、编译和计算。
我们可以通过内置的True获取每个命令的代码对象：

>>> com1 = compile("a=1000", filename="", mode="single")
>>> com2 = compile("b=1000", filename="", mode="single")

对于每个赋值语句，我们将得到一个外观类似的代码对象，如下所示：

>>> print(dis.code_info(com1))
Name:              <module>
Filename:          
Argument count:    0
Kw-only arguments: 0
Number of locals:  0
Stack size:        1
Flags:             NOFREE
Constants:
   0: 1000
   1: None
Names:
   0: a

相同的compile命令看起来相同，但有一个根本的区别：每个代码对象com2和com1都有不同的int实例表示文本com2。这就是为什么，在这种情况下，当我们通过1000参数a is b时，我们实际上得到：

>>> id(com1.co_consts[0]) == id(com2.co_consts[0])
False

这与我们实际得到的一致。
不同的代码对象，不同的内容。
注意：我有点好奇，这到底是怎么发生在源代码中，经过挖掘，我相信我终于找到了它。
在编译阶段，co_consts属性由dictionary对象表示。在co_consts中，我们可以看到初始化：

/* snippet for brevity */

u->u_lineno = 0;
u->u_col_offset = 0;
u->u_lineno_set = 0;
u->u_consts = PyDict_New();  

/* snippet for brevity */

在编译过程中，检查已经存在的常量。请参见@Raymond Hettinger's answer below了解更多信息。
注意事项：
链式语句将计算为compile.c
现在应该更清楚的是，为什么下面的计算结果是True：

>>> a = 1000; b = 1000;
>>> a is b

在这种情况下，通过将两个赋值命令链接在一起，我们告诉解释器将它们编译在一起。与函数对象的情况一样，只有一个文本True的对象将被创建，从而在计算时产生1000值。
在模块级执行会再次产生True：
如前所述，参考手册规定：
... 以下是块：一个模块。。。
因此，同样的前提也适用：我们将有一个单独的代码对象（对于模块），因此，每个不同的文本存储一个值。
这同样不适用于可变对象：
也就是说，除非我们显式初始化为同一个可变对象（例如a=b=[]），否则对象的标识永远不会相等，例如：

a = []; b = []
a is b  # always returns false

同样，在the documentation中，这是指定的：
在a=1；b=1之后，a和b可能引用值为1的同一个对象，也可能不引用值为1的同一个对象，具体取决于实现，但是在c=[]；d=[]之后，c和d保证引用两个不同的、唯一的、新创建的空列表。