Python对象基石:PyObject及PyVarObject

PyObject

总是在说Python 一切皆对象,既然要分析Python源码,就必然要看一下它是怎么实现的(当然不可能一次将它的对象机制都介绍了),在Python解释器的C层面,一切对象都是以PyObject为基础的

1. 查看定义

PyObject定义位置:Include/object.h

typedef struct _object {
    _PyObject_HEAD_EXTRA
    Py_ssize_t ob_refcnt;
    struct _typeobject *ob_type;
} PyObject;

没错,在C层面,对象就是一个结构体

  • _PyObject_HEAD_EXTRA:它会实现一个双向链表,但是只有在宏Py_TRACE_REFS被定义时,也就是Py_DEBUG被定义了,Python解释器Release版本是不会有它的,目标只是分析源码的话完全可以忽略他

  • ob_refcnt:即object reference count,引用计数的,这是和垃圾处理机制有关的,当它减少为0的时候,就是它被删除的时候了,只至于Py_ssize_t,把它当做int或者long即可

  • ob_type:它指向的是一个PyTypeObject,举个例子,整型对象PyLongObjectob_type指向的就是PyLong_Type,这个更具体内容的会在介绍PyTypeObject的时候涉及的


2. 获取属性

有了这些属性,要能获取到他们,C中获取它们的方式是通过宏:

#define Py_REFCNT(ob)           (((PyObject*)(ob))->ob_refcnt)
#define Py_TYPE(ob)             (((PyObject*)(ob))->ob_type)

此时ob就相当于是一个参数,将它强制转换为一个PyObject,拿到它的引用ob_refcnt以及ob_type


3. 其它

PyObject内容相当的简洁,它保存了每个对象必有的东西,每个Python对象内存的最前面的一块就放着PyObject,所以各种对象可以通过强制转换为PyObject来单独访问ob_refcnt以及ob_type属性

在Python3.6.4中,它是通过在对象最前面放一个PyObject变量实现的,同时,也有宏的实现

typedef struct {
    PyObject ob_base;   // 对象头
    Py_ssize_t ob_size;
} PyVarObject;
// 宏实现,可以通过宏放入PyObject
#define PyObject_HEAD      PyObject ob_base;

在其它的版本中,至少是在2.7.11中,它定义了PyObject_HEAD宏,包含了最基本的内容,然后在PyObject以及其它对象前面放入这个宏

// \可以将一个较长的宏分行
#define PyObject_HEAD                   \
    _PyObject_HEAD_EXTRA                \
    Py_ssize_t ob_refcnt;               \
    struct _typeobject *ob_type;  

typedef struct _object {
    PyObject_HEAD   // 对象头
} PyObject;  

typedef struct {
    PyObject_HEAD   // 对象头
    long ob_ival;
} PyIntObject

当然,本质上两者最终目标都是一样的


PyVarObject

PyObject之外,Python中另一个重要的是PyVarObject了,它是变长对象,例如List、String,显然PyObject无法满足它们需求,所以就需要用到PyVarObject了,实际上,PyVarObjectPyObject相比只多了一个属性ob_size,它指明了变成对象中有多少个元素(不是字节数)

1. 查看定义

typedef struct {
    PyObject ob_base;   // PyObject头
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
    // Py_ssize_t可以认为是整型
} PyVarObject;

2. 获取属性

对应的也有取出ob_size的宏

#define Py_SIZE(ob)     (((PyVarObject*)(ob))->ob_size)
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