深入源码解析Python中的对象与类型

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

/* 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

本站声明

本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系admin@php.cn

热AI工具

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序，用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

AI脱衣机

Video Face Swap

使用我们完全免费的人工智能换脸工具轻松在任何视频中换脸！

显示更多

热门文章

<🎜>：种植花园 - 完整的突变指南

3 周前 By DDD

<🎜>：泡泡胶模拟器无穷大 - 如何获取和使用皇家钥匙

3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

如何修复KB5055612无法在Windows 10中安装？

3 周前 By DDD

北端：融合系统，解释

3 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

蓝王子：如何到达地下室

1 个月前 By DDD

显示更多

热工具

记事本++7.3.1

好用且免费的代码编辑器

SublimeText3汉化版

中文版，非常好用

禅工作室 13.0.1

功能强大的PHP集成开发环境

Dreamweaver CS6

视觉化网页开发工具

SublimeText3 Mac版

神级代码编辑软件(SublimeText3)

显示更多

热门话题

Java教程

1664

14

CakePHP 教程

1423

52

Laravel 教程

1318

25

PHP教程

1269

29

C# 教程

1248

24

显示更多

Related knowledge

PHP和Python：解释了不同的范例 Apr 18, 2025 am 12:26 AM

PHP主要是过程式编程，但也支持面向对象编程（OOP）；Python支持多种范式，包括OOP、函数式和过程式编程。PHP适合web开发，Python适用于多种应用，如数据分析和机器学习。

在PHP和Python之间进行选择：指南 Apr 18, 2025 am 12:24 AM

PHP适合网页开发和快速原型开发，Python适用于数据科学和机器学习。1.PHP用于动态网页开发，语法简单，适合快速开发。2.Python语法简洁，适用于多领域，库生态系统强大。

sublime怎么运行代码python Apr 16, 2025 am 08:48 AM

在 Sublime Text 中运行 Python 代码，需先安装 Python 插件，再创建 .py 文件并编写代码，最后按 Ctrl B 运行代码，输出会在控制台中显示。

PHP和Python：深入了解他们的历史 Apr 18, 2025 am 12:25 AM

PHP起源于1994年，由RasmusLerdorf开发，最初用于跟踪网站访问者，逐渐演变为服务器端脚本语言，广泛应用于网页开发。Python由GuidovanRossum于1980年代末开发，1991年首次发布，强调代码可读性和简洁性，适用于科学计算、数据分析等领域。

Python vs. JavaScript：学习曲线和易用性 Apr 16, 2025 am 12:12 AM

Python更适合初学者，学习曲线平缓，语法简洁；JavaScript适合前端开发，学习曲线较陡，语法灵活。1.Python语法直观，适用于数据科学和后端开发。2.JavaScript灵活，广泛用于前端和服务器端编程。

Golang vs. Python：性能和可伸缩性 Apr 19, 2025 am 12:18 AM

Golang在性能和可扩展性方面优于Python。1)Golang的编译型特性和高效并发模型使其在高并发场景下表现出色。2)Python作为解释型语言，执行速度较慢，但通过工具如Cython可优化性能。

vscode在哪写代码 Apr 15, 2025 pm 09:54 PM

在 Visual Studio Code（VSCode）中编写代码简单易行，只需安装 VSCode、创建项目、选择语言、创建文件、编写代码、保存并运行即可。VSCode 的优点包括跨平台、免费开源、强大功能、扩展丰富，以及轻量快速。

notepad 怎么运行python Apr 16, 2025 pm 07:33 PM

在 Notepad 中运行 Python 代码需要安装 Python 可执行文件和 NppExec 插件。安装 Python 并为其添加 PATH 后，在 NppExec 插件中配置命令为“python”、参数为“{CURRENT_DIRECTORY}{FILE_NAME}”，即可在 Notepad 中通过快捷键“F6”运行 Python 代码。

See all articles