Was ist das Implementierungsprinzip von Gleitkommazahlen in der virtuellen Python-Maschine?

Float-Datenstruktur

Die Datenstrukturdefinition des Gleitkommazahlentyps in der virtuellen Python-Maschine lautet wie folgt:

typedef struct {
    PyObject_HEAD
    double ob_fval;
} PyFloatObject;

Die obige Datenstrukturdefinition lautet wie folgt:

• Die obigen Daten Struktur Eines der wichtigsten Felder ist ob_fval, in dem Gleitkommazahlen tatsächlich gespeichert werden.

• ob_refcnt ist der Referenzzähler des Objekts.

• ob_type ist der Typ des Objekts.

Verwandte Methoden für Gleitkommazahlen

Float-Objekte erstellen

Ähnlich wie bei den Tupeln und Listenobjekten, die wir zuvor besprochen haben, wird bei der internen Implementierung des Float-Typs auch eine Zwischenebene für das Float-Objekt Speed ​​erstellt Der spezifische relevante Code lautet wie folgt:

#define PyFloat_MAXFREELIST    100
static int numfree = 0;
static PyFloatObject *free_list = NULL;

Wenn Sie in cpython den Speicherplatz von 100 überschreiten, wird der Speicher direkt freigegeben Hierbei ist zu beachten, dass nur alle Float-Objekte mithilfe eines Zeigers zwischengespeichert werden können.

Dies wird mithilfe des Felds struct _typeobject *ob_type im Objekt PyFloatObject implementiert. Da die Daten in free_list nicht verwendet werden, können Sie diese Funktion verwenden, um einige zu speichern Speicher. Das Folgende ist der spezifische Prozess zum Erstellen eines Float-Objekts:

PyObject *
PyFloat_FromDouble(double fval)
{
    // 首先查看 free_list 当中是否有空闲的 float 对象
    PyFloatObject *op = free_list;
    if (op != NULL) {
        // 如果有 那么就将让 free_list 指向 free_list 当中的下一个 float 对象 并且将对应的个数减 1
        free_list = (PyFloatObject *) Py_TYPE(op);
        numfree--;
    } else {
      	// 否则的话就需要申请内存空间
        op = (PyFloatObject*) PyObject_MALLOC(sizeof(PyFloatObject));
        if (!op)
            return PyErr_NoMemory();
    }
    /* Inline PyObject_New */
    (void)PyObject_INIT(op, &PyFloat_Type); // PyObject_INIT 这个宏的主要作用是将对象的引用计数设置成 1
    op->ob_fval = fval;
    return (PyObject *) op;
}

Addition

Das Folgende ist die spezifische Implementierung der Addition von Gleitkommazahlen in cpython. Der gesamte Prozess ist relativ einfach: Holen Sie sich einfach den neuen Wert und erstellen Sie einen neuen PyFloatObject-Objekt und fügen Sie dieses Objekt zurück.

static PyObject *
float_add(PyObject *v, PyObject *w)
{
    double a,b;
    CONVERT_TO_DOUBLE(v, a); // CONVERT_TO_DOUBLE 这个宏的主要作用就是将对象的 ob_fval 这个字段的值保存到 a 当中
    CONVERT_TO_DOUBLE(w, b); // 这个就是将 w 当中的 ob_fval 字段的值保存到 b 当中
    a = a + b;
    return PyFloat_FromDouble(a); // 创建一个新的 float 对象 并且将这个对象返回
}

Subtraktion

Das Gleiche gilt für die Subtraktion.

static PyObject *
float_sub(PyObject *v, PyObject *w)
{
    double a,b;
    CONVERT_TO_DOUBLE(v, a);
    CONVERT_TO_DOUBLE(w, b);
    a = a - b;
    return PyFloat_FromDouble(a);
}

Multiplikation

static PyObject *
float_mul(PyObject *v, PyObject *w)
{
    double a,b;
    CONVERT_TO_DOUBLE(v, a);
    CONVERT_TO_DOUBLE(w, b);
    PyFPE_START_PROTECT("multiply", return 0)
    a = a * b;
    PyFPE_END_PROTECT(a)
    return PyFloat_FromDouble(a);
}

Division

static PyObject *
float_div(PyObject *v, PyObject *w)
{
    double a,b;
    CONVERT_TO_DOUBLE(v, a);
    CONVERT_TO_DOUBLE(w, b);
    if (b == 0.0) {
        PyErr_SetString(PyExc_ZeroDivisionError,
                        "float division by zero");
        return NULL;
    }
    a = a / b;
    return PyFloat_FromDouble(a);
}

Negation

Hier wird eine Reihe von Ausgabeanweisungen hinzugefügt, dies dient uns beim späteren Testen.

static PyObject *
float_neg(PyFloatObject *v)
{
    printf("%.2lf 正在进行取反运算\n", v->ob_fval);
    return PyFloat_FromDouble(-v->ob_fval);
}

Finden Sie den absoluten Wert

static PyObject *
float_abs(PyFloatObject *v)
{
    printf("%.2lf 正在进行取 abs 运算\n", v->ob_fval);
    return PyFloat_FromDouble(fabs(v->ob_fval));
}

Finden Sie den Bool-Wert

static int
float_bool(PyFloatObject *v)
{
    printf("%.2lf 正在进行取 bool 运算\n", v->ob_fval);
    return v->ob_fval != 0.0;
}

Das Bild unten ist unsere Modifikation des Cpython-Programms!

Das Folgende ist die Ausgabe, wenn wir nach der Änderung erneut Gleitkommazahlen verarbeiten. Sie können sehen, dass die Anweisungen ausgegeben werden, die wir dem obigen Code hinzugefügt haben.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWas ist das Implementierungsprinzip von Gleitkommazahlen in der virtuellen Python-Maschine?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!