深入源码解析Python中的对象与类型

 更新时间:2015年12月11日 18:22:58   作者:凌岳_wklken  
这篇文章主要介绍了深入源码解析Python中的对象与类型,涉及到对象的引用计数方法和类型的定义等深层次内容,需要的朋友可以参考下
(福利推荐:【腾讯云】服务器最新限时优惠活动,云服务器1核2G仅99元/年、2核4G仅768元/3年,立即抢购>>>:9i0i.cn/qcloud

(福利推荐:你还在原价购买阿里云服务器?现在阿里云0.8折限时抢购活动来啦!4核8G企业云服务器仅2998元/3年,立即抢购>>>:9i0i.cn/aliyun

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

20151211181600262.png (459×180)

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

20151211181633658.png (484×250)

代码关系

20151211181651468.png (740×385)

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)

20151211181832844.png (510×277)

第二张图, 箭头表示指向

20151211181846535.png (484×250)

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

20151211181940069.png (1083×570)

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

20151211182004246.png (1768×832)

相关文章

  • 详解Python中的PyInputPlus模块

    详解Python中的PyInputPlus模块

    这篇文章主要介绍了Python中的PyInputPlus模块详解,PyInputPlus包含与input()类似的、用户多种数据(数字日期、E-mail地址等)的函数,PyInputPlus还包含其他有用的功能,本文给大家介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下
    2022-05-05
  • python 使用OpenCV进行简单的人像分割与合成

    python 使用OpenCV进行简单的人像分割与合成

    这篇文章主要介绍了python 使用OpenCV进行简单的人像分割与合成的方法,帮助大家更好的利用python处理图像,感兴趣的朋友可以了解下
    2021-02-02
  • python3 反射的四种基本方法解析

    python3 反射的四种基本方法解析

    这篇文章主要介绍了python3 反射的四种基本方法解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2019-08-08
  • Python CSS选择器爬取京东网商品信息过程解析

    Python CSS选择器爬取京东网商品信息过程解析

    这篇文章主要介绍了Python CSS选择器爬取京东网商品信息过程解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2020-06-06
  • 一文带你学会Python?Flask框架设置响应头

    一文带你学会Python?Flask框架设置响应头

    本篇博客我们将带大家全面了解Python中Flask框架关于请求的相关设置的相关知识,文中的示例代码讲解详细,对我们学习Python有一定帮助,需要的可以参考一下
    2023-01-01
  • new_zeros() pytorch版本的转换方式

    new_zeros() pytorch版本的转换方式

    今天小编就为大家分享一篇new_zeros() pytorch版本的转换方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2020-02-02
  • Python实现的批量下载RFC文档

    Python实现的批量下载RFC文档

    这篇文章主要介绍了Python实现的批量下载RFC文档,本文直接给出实现代码,需要的朋友可以参考下
    2015-03-03
  • 利用pandas将numpy数组导出生成excel的实例

    利用pandas将numpy数组导出生成excel的实例

    今天小编就为大家分享一篇利用pandas将numpy数组导出生成excel的实例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2018-06-06
  • python框架django项目部署相关知识详解

    python框架django项目部署相关知识详解

    这篇文章主要介绍了python框架django项目部署相关知识详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2019-11-11
  • Python输出由1,2,3,4组成的互不相同且无重复的三位数

    Python输出由1,2,3,4组成的互不相同且无重复的三位数

    这篇文章主要介绍了Python输出由1,2,3,4组成的互不相同且无重复的三位数,分享了相关代码示例,小编觉得还是挺不错的,具有一定借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2018-02-02

最新评论

?


http://www.vxiaotou.com