深入源码解析Python中的对象与类型


Posted in Python onDecember 11, 2015

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

深入源码解析Python中的对象与类型

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

深入源码解析Python中的对象与类型

代码关系

深入源码解析Python中的对象与类型

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)

深入源码解析Python中的对象与类型

第二张图, 箭头表示指向

深入源码解析Python中的对象与类型

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

深入源码解析Python中的对象与类型

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

深入源码解析Python中的对象与类型

Python 相关文章推荐
编写Python脚本来获取mp3文件tag信息的教程
May 04 Python
Python实现身份证号码解析
Sep 01 Python
Python矩阵常见运算操作实例总结
Sep 29 Python
python把ipynb文件转换成pdf文件过程详解
Jul 09 Python
python单例模式原理与创建方法实例分析
Oct 26 Python
浅谈python之自动化运维(Paramiko)
Jan 31 Python
python:解析requests返回的response(json格式)说明
Apr 30 Python
keras 回调函数Callbacks 断点ModelCheckpoint教程
Jun 18 Python
解决tensorflow 释放图,删除变量问题
Jun 23 Python
python基于机器学习预测股票交易信号
May 25 Python
pytorch finetuning 自己的图片进行训练操作
Jun 05 Python
Python语言内置数据类型
Feb 24 Python
Python实现各种排序算法的代码示例总结
Dec 11 #Python
Python操作MySQL数据库9个实用实例
Dec 11 #Python
使用Python编写简单的画图板程序的示例教程
Dec 08 #Python
一波神奇的Python语句、函数与方法的使用技巧总结
Dec 08 #Python
Python使用pygame模块编写俄罗斯方块游戏的代码实例
Dec 08 #Python
用Python抢过年的火车票附源码
Dec 07 #Python
Python随手笔记之标准类型内建函数
Dec 02 #Python
You might like
PHP时间戳使用实例代码
2008/06/07 PHP
php 根据url自动生成缩略图并处理高并发问题
2014/01/23 PHP
js修改原型的属性使用介绍
2014/01/26 Javascript
jQuery中对未来的元素绑定事件用bind、live or on
2014/04/17 Javascript
Js为表单动态添加节点内容的方法
2015/02/10 Javascript
jQuery实现的五子棋游戏实例
2015/06/13 Javascript
jQuery实现固定在网页顶部的菜单效果代码
2015/09/02 Javascript
javascript动画系列之模拟滚动条
2016/12/13 Javascript
详解Angularjs 如何自定义Img的ng-load 事件
2017/02/15 Javascript
详解基于Vue cli生成的Vue项目的webpack4升级
2018/06/19 Javascript
iView-admin 动态路由问题的解决方法
2018/10/03 Javascript
JavaScript闭包与作用域链实例分析
2019/01/21 Javascript
详解React服务端渲染从入门到精通
2019/03/28 Javascript
vue-cli项目使用mock数据的方法(借助express)
2019/04/15 Javascript
教你搭建按需加载的Vue组件库(小结)
2019/07/29 Javascript
html+jQuery实现拖动滑块图片拼图验证码插件【移动端适用】
2019/09/10 jQuery
vue 解决setTimeOut和setInterval函数无效报错的问题
2020/07/30 Javascript
toString.call()通用的判断数据类型方法示例
2020/08/28 Javascript
vue 数据双向绑定的实现方法
2021/03/04 Vue.js
[05:46]DOTA2英雄梦之声_第18期_陈
2014/06/20 DOTA
一个小示例告诉你Python语言的优雅之处
2014/07/04 Python
Django中对通过测试的用户进行限制访问的方法
2015/07/23 Python
使用Python从零开始撸一个区块链
2018/03/14 Python
使用 Visual Studio Code(VSCode)搭建简单的Python+Django开发环境的方法步骤
2018/12/17 Python
Python中如何导入类示例详解
2019/04/17 Python
Pandas删除数据的几种情况(小结)
2019/06/21 Python
python re.sub()替换正则的匹配内容方法
2019/07/22 Python
Python生命游戏实现原理及过程解析(附源代码)
2019/08/01 Python
php优化查询foreach代码实例讲解
2021/03/24 PHP
政府绩效管理实施方案
2014/05/04 职场文书
2015年度团总支工作总结
2015/04/23 职场文书
幼儿园六一儿童节主持词
2015/06/30 职场文书
Pytorch 中net.train 和 net.eval的使用说明
2021/05/22 Python
古见同学有交流障碍症 第二季宣传CM公开播出
2022/04/11 日漫
python实现学员管理系统(面向对象版)
2022/06/05 Python
css样式important规则的正确使用方式
2022/06/10 HTML / CSS