对象对象, 在C语言是如何实现的?
Python中对象分为两类: 定长(int等), 非定长(list/dict等)
所有对象都有一些相同的东西, 源码中定义为PyObject和PyVarObject, 两个定义都有一个共同的头部定义PyObject_HEAD(其实PyVarObject有自己的头部定义PyObject_VAR_HEAD, 但其实际上用的也是PyObject_HEAD).
源码位置: Include/object.h
PyObject_HEADPython 内部, 每个对象拥有相同的头部.
定义
/ * PyObject_HEAD defines the initial segment of every PyObject. * /
#define PyObject_HEAD \
_PyObject_HEAD_EXTRA \
Py_ssize_t ob_refcnt; \
struct _typeobject * ob_type;
说明
1. _PyObject_HEAD_EXTRA
先忽略, 双向链表结构, 后面垃圾回收再说
2. Py_ssize_t ob_refcnt
Py_ssize_t在编译时确定, 整型
ob_refcnt, 引用计数, 跟Python的内存管理机制相关(基于引用计数的垃圾回收)
3. struct _typeobject *ob_type
*ob_type 指向类型对象的指针(指向_typeobject结构体)
决定了这个对象的类型!
PyObject定义
typedef struct _object {
PyObject_HEAD
} PyObject;
说明
1. 依赖关系
PyObject -> PyObject_HEAD
结构
PyVarObject定义
typedef struct {
PyObject_VAR_HEAD
} PyVarObject;
#define PyObject_VAR_HEAD \
PyObject_HEAD \
Py_ssize_t ob_size; / * Number of items in variable part * /
说明
1. 依赖关系
PyVarObject -> PyObject_VAR_HEAD -> PyObject_HEAD
2.Py_ssize_t ob_size
ob_size, 变长对象容纳的元素个数
结构
代码关系
几个方法跟对象相关的方法
#define Py_REFCNT(ob) (((PyObject*)(ob))->ob_refcnt)
读取引用计数#define Py_TYPE(ob) (((PyObject*)(ob))->ob_type)
获取对象类型#define Py_SIZE(ob) (((PyVarObject*)(ob))->ob_size)
读取元素个数(len)
跟引用计数相关的方法
Py_INCREF(op) 增加对象引用计数
Py_DECREF(op) 减少对象引用计数, 如果计数位0, 调用_Py_Dealloc
_Py_Dealloc(op) 调用对应类型的 tp_dealloc 方法(每种类型回收行为不一样的, 各种缓存池机制, 后面看)
其他几个参数涉及
ob_refcnt 引用计数, 与内存管理/垃圾回收相关
ob_type 类型, 涉及Python的类型系统
类型一个例子
>>> a = 1
>>> a
1
>>> type (a)
< type 'int' >
#等价的两个
>>> type ( type (a))
< type 'type' >
>>> type ( int )
< type 'type' >
#还是等价的两个
>>> type ( type ( type (a)))
< type 'type' >
>>> type ( type ( int ))
< type 'type' >
我们反向推导一个int对象是怎么生成的.
1. 首先, 定义一种类型叫PyTypeObject代码位置 Include/object.h
定义
typedef struct _typeobject {
/ * MARK: base, 注意, 是个变长对象 * /
PyObject_VAR_HEAD
const char * tp_name; / * For printing, in format "<module>.<name>" * / / / 类型名
Py_ssize_t tp_basicsize, tp_itemsize; / * For allocation * / / / 创建该类型对象时分配的内存空间大小
/ / 一堆方法定义, 函数和指针
/ * Methods to implement standard operations * /
printfunc tp_print;
hashfunc tp_hash;
/ * Method suites for standard classes * /
PyNumberMethods * tp_as_number; / / 数值对象操作
PySequenceMethods * tp_as_sequence; / / 序列对象操作
PyMappingMethods * tp_as_mapping; / / 字典对象操作
/ / 一堆属性定义
....
} PyTypeObject;
说明
1. PyObject_VAR_HEAD
变长对象
2. const char *tp_name
tp_name, 类型名字符串数组
所有Type都是PyTypeObject的"实例": PyType_Type/PyInt_Type
2. 然后, 用PyTypeObject初始化得到一个对象PyType_Type代码位置 Objects/typeobject.c
定义
PyTypeObject PyType_Type = {
PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0 )
"type" , / * tp_name * /
sizeof(PyHeapTypeObject), / * tp_basicsize * /
sizeof(PyMemberDef), / * tp_itemsize * /
(destructor)type_dealloc, / * tp_dealloc * /
/ / type 对象的方法和属性初始化值
.....
};
说明
1. tp_name
类型名, 这里是"type"
2. PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
PyVarObject_HEAD_INIT, 这个方法在 Include/object.h中,
等价于
ob_refcnt = 1
*ob_type = &PyType_Type
ob_size = 0
即, PyType_Type的类型是其本身!
结构
第一张图, 箭头表示实例化(google doc用不是很熟找不到对应类型的箭头)
第二张图, 箭头表示指向
使用
# 1. int 的 类型 是`type`
>>> type ( int )
< type 'type' >
# 2. type 的类型 还是`type`, 对应上面说明第二点
>>> type ( type ( int ))
< type 'type' >
注意: 无论任何时候, ob_type指向的是 PyTypeObject的实例: PyType_Type/PyInt_Type...
3. 再然后, 定义具体的类型, 这里以PyInt_Type为例子代码位置 Objects/intobject.c
定义
PyTypeObject PyInt_Type = {
PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0 )
"int" ,
sizeof(PyIntObject),
0 ,
/ / int 类型的相关方法和属性值
....
(hashfunc)int_hash, / * tp_hash * /
};
说明
1. "int"
PyInt_Type的类型名是int
2.PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
PyInt_Type的
* ob_type = &PyType_Type
结构
使用
>>> type ( 1 )
< type 'int' >
>>> type ( type ( 1 ))
< type 'type' >
4. 最后, 生成一个整数对象int
代码位置 Include/intobject.h
定义
typedef struct {
PyObject_HEAD
long ob_ival;
} PyIntObject;
结构
