『Python』源码解析_从ctype模块理解对象

1、对象的引用计数

from ctypes import *

class PyObject(Structure):
_fields_ = [("refcnt", c_size_t),
("typeid", c_void_p)]

a = "this is a string"

# 通过id(a)可以获得对象a的内存地址，而PyObject.from_address()可以将
# 指定的内存地址的内容转换为一个PyObject对象。通过此PyObject对象obj_a
# 可以访问对象a的结构体中的内容。
obj_a = PyObject.from_address(id(a))
print(obj_a.refcnt)
b = [a]*10
print(obj_a.refcnt)

2、对象的类型

print(obj_a.typeid)
print(id(type(a)))
print(id(str))

obj_s = PyObject.from_address(id(str))
print(obj_s.typeid)

3、元类的特殊性质

print(id(type))
type_obj = PyObject.from_address(id(type))
print(type_obj.typeid)

4、不可变对象值存储

import sys
print(sys.getsizeof(1))
print(sys.getsizeof(1.0))

5.1、扁平序列的创建

模拟C语言创建扁平序列的过程，

# 在定义长度不固定的字段时，使用长度为0的数组定义一个不占内存的
# 伪字段_val。create_var_object()用来创建大小不固定的结构体对象
class PyVarObject(PyObject):
_fields_ = [("size", c_size_t)]

class PyStr(PyVarObject):
_fields_ = [("hash", c_long),
("state", c_int),
("_val", c_char*0)]

class PyLong(PyVarObject):
_fields_ = [("_val", c_uint16*0)]

def create_var_object(struct, obj):
inner_type = None
for name, t in struct._fields_:
# 首先搜索名为_val的字段，并将其类型保存到inner_type中
if name == "_val":
inner_type = t._type_
print(inner_type)
if inner_type is not None:
# 然后创建一个PyVarObject结构体读取obj对象中的size字段
tmp = PyVarObject.from_address(id(obj))
size = tmp.size
# 再通过size字段的大小创建一个对应的Inner结构体类，它可
# 以从struct继承，因为struct中的_val字段不占据内存。
class Inner(struct):
_fields_ = [("val", inner_type*size)]
Inner.__name__ = struct.__name__
struct = Inner
return struct.from_address(id(obj))

s = 'asdfgh'
s_obj = create_var_object(PyStr, s)
s_obj.size

<class 'ctypes.c_char'>

6

5.2、(伪)长整型数字

l = 0x1234567890abcd
l_obj = create_var_object(PyLong, l)
print(l_obj.size)
val = list(l_obj.val)
print(val)

6、List列表类型

class PyList(PyVarObject):
# item字段是指针数组，这里表现为二级指针
_fields_ = [("items", POINTER(POINTER(PyObject))),
("allocated", c_size_t)]

def print_field(self):
# size字段表示指针数组中已经使用的元素个数
# allocated字段表示这个指针数组的长度
# 指针字段items指向可变长度的数组
print (self.size, self.allocated, byref(self.items[0]))

# 测试一下添加元素
def test_list():
alist = [1,2.3,"abc"]
alist_obj = PyList.from_address(id(alist))

for x in range(10):
alist_obj.print_field()
alist.append(x)
test_list()

3 3 <cparam 'P' (000001E0A1ABB330)>
4 7 <cparam 'P' (000001E09E0B14D0)>
5 7 <cparam 'P' (000001E09E0B14D0)>
6 7 <cparam 'P' (000001E09E0B14D0)>
7 7 <cparam 'P' (000001E09E0B14D0)>
8 12 <cparam 'P' (000001E0A0832AF0)>
9 12 <cparam 'P' (000001E0A0832AF0)>
10 12 <cparam 'P' (000001E0A0832AF0)>
11 12 <cparam 'P' (000001E0A0832AF0)>
12 12 <cparam 'P' (000001E0A0832AF0)>

def test_list2():
alist = [1] * 10000
alist_obj = PyList.from_address(id(alist))

alist_obj.print_field()
del alist[10:]
alist_obj.print_field()
test_list2()

10000 10000 <cparam 'P' (000001E0A24E63B0)>
10 17 <cparam 'P' (000001E0A24E63B0)>