深入源码解析Python中的对象与类型

http://www.jb51.net/article/76269.htm

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_HEAD

Python 内部, 每个对象拥有相同的头部.

定义

?
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

?
说明

1. 依赖关系

PyObject -> PyObject_HEAD

结构



PyVarObject

定义

?
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

?
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

?
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

?
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

?
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

?
说明

1. "int"

PyInt_Type的类型名是int

2.PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)

PyInt_Type的

?
结构





使用

?
4. 最后, 生成一个整数对象int

代码位置 Include/intobject.h

定义

?
结构