PythonのNoneや小さな数・文字列で混乱するisと==の違い

# is は「同一オブジェクトか」を見る
a = [1, 2]
b = a          # b は a と同じリストを参照
c = [1, 2]     # c は内容は同じだが、別オブジェクト

print("a is b:", a is b)  # 同じオブジェクトを参照しているので True
print("a is c:", a is c)  # 別オブジェクトなので False

# == は「値として等しいか」を見る
class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x, self.y = x, y
    def __eq__(self, other):
        # 値(座標)が一致すれば等しいとみなす
        return isinstance(other, Point) and self.x == other.x and self.y == other.y

p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(1, 2)  # 別インスタンス

print("p1 is p2:", p1 is p2)  # 別オブジェクトなので False
print("p1 == p2:", p1 == p2)  # 値が同じなので True

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

print("id(a) == id(b):", id(a) == id(b))  # True
print("id(a) == id(c):", id(a) == id(c))  # False

def find_user(user_id):
    # 見つからないケースを None で表現する関数だとする
    return None

user = find_user(123)
print("user is None:", user is None)         # ベストプラクティス
print("user == None:", user == None)         # 動くが推奨されない(可読性・静的解析の観点)

flag = (3 > 1)

# 悪い例: 実装依存の型(例: numpy.bool_)では壊れる可能性
print("flag is True:", flag is True)

# 良い例: 真理値として判定する
if flag:
    print("OK")

# False を明示したいとき
if not flag:
    print("NG")

# 組み込みシングルトンの比較
print("Ellipsis is ...:", Ellipsis is ...)
print("NotImplemented is NotImplemented:", NotImplemented is NotImplemented)

# 自作センチネルの活用
_sentinel = object()

def f(x=_sentinel):
    if x is _sentinel:     # 引数が渡されなかったことを厳密に検出
        return "no argument"
    if x is None:          # None が明示的に渡された
        return "got None"
    return f"got {x}"

print(f())
print(f(None))
print(f(10))

# 小整数キャッシュの例 (CPython で観測されやすい)
a = 256
b = 256
print("256 is cached:", a is b)  # 多くの環境で True

# 大きな整数は通常キャッシュされないので is は False になりやすい
c = int("257")  # 動的生成でキャッシュの影響を避ける
d = int("257")
print("257 is same object:", c is d)  # ほぼ確実に False

# 値として等しいかは ==
print("257 equals:", c == d)          # True

import sys

a = "python"
b = "python"
print("literal is:", a is b)  # True になりやすい(実装や状況に依存)

c = "".join(["py", "thon"])
print("a == c:", a == c)      # 値は等しい
print("a is c:", a is c)      # 別オブジェクトになりやすい

# sys.internで手動インターンすれば同一オブジェクトにできる
e = sys.intern("python")
f = sys.intern("".join(["py", "thon"]))
print("interned is:", e is f) # True

s1 = "".join(["ab", "c"])
s2 = "abc"
print("s1 == s2:", s1 == s2)
print("s1 is s2:", s1 is s2)

x = int("10")
y = 10
print("x == y:", x == y)
print("x is y:", x is y)

x, y = 10, 10.0

print("x == y:", x == y)   # 値は等しいので True
print("x is y:", x is y)   # 別オブジェクトなので False

print("x < 20:", x < 20)   # 順序比較は < を使う

MISSING = object()

def get_config(value=MISSING):
    if value is MISSING:  # 引数省略の検出(同一性)
        return "using default"
    return f"using {value}"

print(get_config())
print(get_config(None))   # None は明示された値として扱える

import math

a = float("nan")
b = float("nan")

print("a == b:", a == b)           # NaN は何とも等しくない -> False
print("a is b:", a is b)           # 別オブジェクト -> False
print("math.isnan(a):", math.isnan(a))
print("math.isnan(b):", math.isnan(b))

x = 0
s = "".join([])  # 動的生成で空文字

print("x is 0:", x is 0)     # True になりうるが非推奨
print('s is "":', s is "")   # False になりやすい(実装依存)

# 正しい比較
print("x == 0:", x == 0)
print('s == "":', s == "")
print("not s:", not s)       # 空文字は偽として扱われる