在 Python 的世界中，性能优化并不仅仅依赖开发者编写高效的代码。CPython（用 C 语言实现的 Python 解释器，最常用版本）也在底层对常见对象进行了精妙的缓存优化。这些优化手段不但提高了性能，还减少了内存占用。
一、小整数缓存机制
CPython 在启动时会预先创建并缓存 -5 ~ 256 范围内的整数对象。这些对象在整个运行期间都是单例，也就是说多个变量引用它们时，会共享同一块内存。
a = 100b = 100print(a is b) # True为什么是这个范围？这主要是出于性能考虑。小整数在实际应用中频繁出现，如循环计数、列表索引、状态标识等，缓存可以显著提高执行效率。
CPython 源码（Objects/longobject.c）中定义如下：
#define NSMALLPOSINTS 257 // 0 到 256#define NSMALLNEGINTS 5 // -1 到 -5对于超出这个范围的整数（如 1000），每次创建的对象是不同的：
a = 1000b = 1000print(a is b) # False（通常）注意：
某些解释器（比如交互式解释器、Jupyter Notebook、PyCharm 控制台）可能会因为常量合并优化，使得 a is b 成为 True，这不是标准行为，不可依赖。
二、字符串驻留机制
CPython 对一部分字符串也进行了缓存，称为“字符串驻留”（string interning）。如果多个变量持有的是同一个驻留字符串，它们就会共享内存地址。
哪些字符串会被驻留：
1、所有长度为 0 或 1 的字符串，如：""（空字符串）、"a"（单字符字符串）等。
2、所有只包含字母、数字和下划线的标识符样式字符串（即合法的变量名样式），如："hello"、"var_1" 等。
标识符样式字符串是在编译阶段自动驻留的。
3、显式调用 sys.intern() 的字符。
a = "hello" # 标识符样式字符串b = "hello"print(a is b) # True （被驻留）
a = "hello world" #含空格或标点的字符串b = "hello world"print(a is b) # False（不是合法的变量名样式，也可能被解释器优化，结果为 True）
a = "a" # 单字符字符串b = "a"print(a is b) # True（长度为 1）可以使用 sys.intern() 手动强制驻留字符串：
import sys
a = sys.intern("hello world")b = sys.intern("hello world")print(a is b) # True提示：
字符串驻留的行为在不同 Python 版本之间有所不同，不能完全依赖。
三、单例对象的共享
Python 内置了几个全局唯一的单例对象，它们在内存中只存在一份，并在整个程序中复用。
None，空值。
True / False，布尔值。
... ，Python 内置对象，类型为 EllipsisType，常用作占位符或切片中的缩略表示。
NotImplemented，用于算术操作不支持时的返回值。
a = Noneb = Noneprint(a is b) # Truea = ...b = ...print(a is b) # True这些对象在 CPython 启动时就已经创建，并且始终只存在一份。
四、空的不可变容器缓存
CPython 还缓存了某些空的不可变对象，例如：
a = ()b = ()print(a is b) # True 因为空元组是缓存的a = ""b = ""print(a is b) # True 空字符串也是缓存的这也是一种内存优化手段，因为空的不可变对象经常出现，完全可以共享使用。
要的注意的是，可变对象不会缓存：
print([] is []) # Falseprint({} is {}) # False五、补充说明
1、不要将空元组（()）的行为套用在 frozenset 上，空的 frozenset() 并不会被缓存，即使内容相同，每次创建的对象是不同的。
a = frozenset()b = frozenset()print(a is b) # False早期 CPython 某些版本/交互式解释器中，有可能因为编译器优化产生缓存效果，但这不是规范行为，不可靠。
2、不要滥用 is 来比较值
is 是用来判断对象身份，而不是比较值。比较数值时应使用 ==。
# 正确 if a == 1000: ...
# 不推荐if a is 1000: ...使用 is 的正确场景是：比较单例对象（如 None、True、False）。
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