其他答案已经很好地解释了这一点，但我想提供另一个实验来说明距离物体的性质：

>>> r = range(5)
>>> for i in r:
        print(i, 2 in r, list(r))
        
0 True [0, 1, 2, 3, 4]
1 True [0, 1, 2, 3, 4]
2 True [0, 1, 2, 3, 4]
3 True [0, 1, 2, 3, 4]
4 True [0, 1, 2, 3, 4]

正如您所看到的，范围对象是一个记住其范围的对象，可以多次使用（即使在对其进行迭代时），而不仅仅是一个一次性生成器。

使用来源，卢克！

在CPython中，range（…）.__contains__（方法包装器）最终将委托给一个简单的计算，该计算检查值是否可能在范围内。这里速度的原因是我们使用的是关于边界的数学推理，而不是距离对象的直接迭代。要解释所使用的逻辑：

检查数字是否介于开始和停止之间，以及检查步幅值是否“超过”我们的数字。

例如，994在范围（41000，2）内，因为：

4<=994<1000，以及(994 - 4) % 2 == 0.

下面包含了完整的C代码，由于内存管理和引用计数的详细信息，它有点冗长，但基本思想是：

static int
range_contains_long(rangeobject *r, PyObject *ob)
{
    int cmp1, cmp2, cmp3;
    PyObject *tmp1 = NULL;
    PyObject *tmp2 = NULL;
    PyObject *zero = NULL;
    int result = -1;

    zero = PyLong_FromLong(0);
    if (zero == NULL) /* MemoryError in int(0) */
        goto end;

    /* Check if the value can possibly be in the range. */

    cmp1 = PyObject_RichCompareBool(r->step, zero, Py_GT);
    if (cmp1 == -1)
        goto end;
    if (cmp1 == 1) { /* positive steps: start <= ob < stop */
        cmp2 = PyObject_RichCompareBool(r->start, ob, Py_LE);
        cmp3 = PyObject_RichCompareBool(ob, r->stop, Py_LT);
    }
    else { /* negative steps: stop < ob <= start */
        cmp2 = PyObject_RichCompareBool(ob, r->start, Py_LE);
        cmp3 = PyObject_RichCompareBool(r->stop, ob, Py_LT);
    }

    if (cmp2 == -1 || cmp3 == -1) /* TypeError */
        goto end;
    if (cmp2 == 0 || cmp3 == 0) { /* ob outside of range */
        result = 0;
        goto end;
    }

    /* Check that the stride does not invalidate ob's membership. */
    tmp1 = PyNumber_Subtract(ob, r->start);
    if (tmp1 == NULL)
        goto end;
    tmp2 = PyNumber_Remainder(tmp1, r->step);
    if (tmp2 == NULL)
        goto end;
    /* result = ((int(ob) - start) % step) == 0 */
    result = PyObject_RichCompareBool(tmp2, zero, Py_EQ);
  end:
    Py_XDECREF(tmp1);
    Py_XDECREF(tmp2);
    Py_XDECREF(zero);
    return result;
}

static int
range_contains(rangeobject *r, PyObject *ob)
{
    if (PyLong_CheckExact(ob) || PyBool_Check(ob))
        return range_contains_long(r, ob);

    return (int)_PySequence_IterSearch((PyObject*)r, ob,
                                       PY_ITERSEARCH_CONTAINS);
}

评论行中提到了这个想法的“肉”：

/* positive steps: start <= ob < stop */
/* negative steps: stop < ob <= start */
/* result = ((int(ob) - start) % step) == 0 */ 

最后一点，请查看代码段底部的range_contains函数。如果精确的类型检查失败，那么我们不使用所描述的聪明算法，而是使用_PySequence_IterSearch返回到范围的哑迭代搜索！您可以在解释器中检查此行为（我在这里使用v3.5.0）：

>>> x, r = 1000000000000000, range(1000000000000001)
>>> class MyInt(int):
...     pass
... 
>>> x_ = MyInt(x)
>>> x in r  # calculates immediately :) 
True
>>> x_ in r  # iterates for ages.. :( 
^\Quit (core dumped)

太长，读不下去了范围是一个算术级数，因此它可以非常容易地计算对象是否存在。它甚至可以得到它的索引，如果它真的像列表一样快速。

这一切都是关于一种懒惰的评估方法和一些额外的范围优化。在实际使用之前，不需要计算范围内的值，或者由于额外的优化，甚至不需要进一步计算。

顺便说一下，您的整数没有那么大，请考虑sys.maxsize

范围内的sys.maxsize（sys.maxssize）非常快

由于优化，很容易将给定的整数与范围的最小值和最大值进行比较。

but:

范围（sys.maxsize）中的十进制（sys.mazsize）非常慢。

（在这种情况下，范围内没有优化，所以如果python收到意外的Decimal，python将比较所有数字）

您应该了解实现细节，但不应依赖它，因为这可能会在将来发生变化。

TL；博士

range（）返回的对象实际上是一个range对象。此对象实现迭代器接口，因此您可以像生成器、列表或元组一样顺序地迭代其值。

但它也实现了__contains__接口，当对象出现在in运算符的右侧时，实际上会调用该接口。__contains__（）方法返回一个bool，表示in左侧的项是否在对象中。因为范围对象知道它们的边界和步幅，所以这很容易在O（1）中实现。

其他答案已经很好地解释了这一点，但我想提供另一个实验来说明距离物体的性质：

>>> r = range(5)
>>> for i in r:
        print(i, 2 in r, list(r))
        
0 True [0, 1, 2, 3, 4]
1 True [0, 1, 2, 3, 4]
2 True [0, 1, 2, 3, 4]
3 True [0, 1, 2, 3, 4]
4 True [0, 1, 2, 3, 4]

正如您所看到的，范围对象是一个记住其范围的对象，可以多次使用（即使在对其进行迭代时），而不仅仅是一个一次性生成器。