Как происходит переиспользование памяти у tuple в Python

Что проверяют

Отличаете ли вы гарантии языка от оптимизаций CPython и понимаете ли, почему на is для кортежей нельзя полагаться. Следом обычно просят объяснить, чем кортеж дешевле списка и почему равные кортежи иногда оказываются одним объектом, а иногда нет.

Как отвечать

Назовите конкретные механизмы, все они относятся к CPython:

• free list: при удалении небольшого кортежа память не возвращается аллокатору, объект кладётся в список свободных по своей длине. Следующий кортеж той же длины берётся оттуда без выделения памяти. Кешируются кортежи длиной примерно до 20 элементов, до 2000 штук на каждую длину;
• пустой кортеж: единственный объект на весь интерпретатор, () всегда один и тот же;
• константы в байткоде: кортеж из литералов компилятор сворачивает в константу и хранит в co_consts. Функция с x = (1, 2, 3) при каждом вызове получает тот же объект, а не создаёт новый;
• отсутствие копий: tuple(t), t[:] и copy.copy(t) возвращают исходный объект, копировать неизменяемое незачем;
• компактность: кортеж хранит ссылки прямо в своём объекте и не держит запас под рост, как список;
• сборщик мусора: кортеж только из атомарных значений вроде чисел и строк CPython может перестать отслеживать в циклическом GC, это видно через gc.is_tracked().

Важно проговорить границу: всё это детали реализации. Спецификация не обещает, что два равных кортежа будут одним объектом, а размеры free list меняются между версиями.

Где спотыкаются

Говорят, что кортежи интернируются, как строки. Интернирования для кортежей нет: tuple([1, 2]) is tuple([1, 2]) даёт False. Совпадение объектов у равных значений бывает у констант одного блока кода, и то как оптимизация.

Сравнивают кортежи через is. Результат зависит от того, где создан объект, и отличается в REPL и в файле. Для значений нужен ==.

Считают кортеж глубоко неизменяемым. В ([], 1) нельзя переприсвоить элемент по индексу, но вложенный список меняется, и такой кортеж даже не хешируется.