Python

1.列表结构体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 #define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base; typedef struct { PyObject ob_base; Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */ } PyVarObject; typedef struct { PyObject_VAR_HEAD /* Vector of pointers to list elements. list[0] is ob_item[0], etc. */ PyObject **ob_item; /* ob_item contains space for 'allocated' elements. The number * currently in use is ob_size. * Invariants: * 0 <= ob_size <= allocated * len(list) == ob_size * ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0 * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations. * * Items must normally not be NULL, except during construction when * the list is not yet visible outside the function that builds it. */ Py_ssize_t allocated; } PyListObject; ob_item是指向列表元素的指针向量，当我们通过list[0]获取元素时，实际上是获取的ob_item[0]的元素。ob_item的类型是PyObject*，由此我们可以知道，为什么Python中的list能存储任意对象的数据，这是因为任何Python对象都可以强转为PyObject*的指针类型。 ...

1.字符串对象 在Python3.11.2中，字符串类型PyUnicodeObject的实现相当的复杂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 typedef struct { PyObject_HEAD Py_ssize_t length; /* Number of code points in the string */ Py_hash_t hash; /* Hash value; -1 if not set */ struct { ... } state; wchar_t *wstr; /* wchar_t representation (null-terminated) */ } PyASCIIObject; typedef struct { PyASCIIObject _base; Py_ssize_t utf8_length; /* Number of bytes in utf8, excluding the * terminating \0. */ char *utf8; /* UTF-8 representation (null-terminated) */ Py_ssize_t wstr_length; /* Number of code points in wstr, possible * surrogates count as two code points. */ } PyCompactUnicodeObject; typedef struct { PyCompactUnicodeObject _base; union { void *any; Py_UCS1 *latin1; Py_UCS2 *ucs2; Py_UCS4 *ucs4; } data; /* Canonical, smallest-form Unicode buffer */ } PyUnicodeObject; 类型对象 ...

1.整数对象 在Python3.11.2中，整数结构体叫做PyLongObject。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 #if PYLONG_BITS_IN_DIGIT == 30 typedef uint32_t digit; ... #elif PYLONG_BITS_IN_DIGIT == 15 typedef unsigned short digit; ... #else #error "PYLONG_BITS_IN_DIGIT should be 15 or 30" #endif typedef struct _longobject { /* PyObject ob_base; Py_ssize_t ob_size; */ PyObject_VAR_HEAD digit ob_digit[1]; } PyLongObject; 通过PyObject_VAR_HEAD我们可以确定，在新版Python中，整形是一个不定长对象。 通过前面的文章，我们知道，对于Python中的对象，与对象相关的元信息实际上都保存在与对象对应的类型对象中，对于PyLongObject，这个类型对象是PyLong_Type。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 PyTypeObject PyLong_Type = { PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0) "int", /* tp_name */ offsetof(PyLongObject, ob_digit), /* tp_basicsize */ sizeof(digit), /* tp_itemsize */ 0, /* tp_dealloc */ 0, /* tp_vectorcall_offset */ 0, /* tp_getattr */ 0, /* tp_setattr */ 0, /* tp_as_async */ long_to_decimal_string, /* tp_repr */ &long_as_number, /* tp_as_number */ 0, /* tp_as_sequence */ 0, /* tp_as_mapping */ (hashfunc)long_hash, /* tp_hash */ 0, /* tp_call */ 0, /* tp_str */ PyObject_GenericGetAttr, /* tp_getattro */ 0, /* tp_setattro */ 0, /* tp_as_buffer */ Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE | Py_TPFLAGS_LONG_SUBCLASS | _Py_TPFLAGS_MATCH_SELF, /* tp_flags */ long_doc, /* tp_doc */ 0, /* tp_traverse */ 0, /* tp_clear */ long_richcompare, /* tp_richcompare */ 0, /* tp_weaklistoffset */ 0, /* tp_iter */ 0, /* tp_iternext */ long_methods, /* tp_methods */ 0, /* tp_members */ long_getset, /* tp_getset */ 0, /* tp_base */ 0, /* tp_dict */ 0, /* tp_descr_get */ 0, /* tp_descr_set */ 0, /* tp_dictoffset */ 0, /* tp_init */ 0, /* tp_alloc */ long_new, /* tp_new */ PyObject_Free, /* tp_free */ }; PyLongObject对象的各种操作（比较、运算等）实际上就是调用PyLong_Type中的tp_as_number这个结构体中定义的各种函数指针。 ...

所有源码均基于Python 3.11.2 1.PyObject定义 1 2 3 4 5 6 7 8 // 实际上没有任何东西被声明为PyObject，但是每个指向Python对象的指针都可以转换为PyObject*。 // 这是手动模拟的继承。同样的，每个指向可变大小的Python对象的指针也可以转换为PyObject*，此外，也可以转换为PyVarObject*。 typedef struct _object { _PyObject_HEAD_EXTRA // 定义指针以支持所有活动堆对象的双向链表refchain Py_ssize_t ob_refcnt; PyTypeObject *ob_type; } PyObject; Python通过ob_refcnt字段实现基于引用计数的垃圾回收机制。对于某一个对象A，当有一个新的PyObject*引用A对象时，A的引用计数会增加1，当这个PyObject*引用被删除时，A的引用计数应当减1，当此字段为0时，进行垃圾回收（不一定会释放内存空间，Python中还有缓存机制）。 _PyObject_HEAD_EXTRA是一个宏，当编译Python时指定参数--with-trace-refs，那么Py_TRACE_REFS 会被定义。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 #ifdef Py_TRACE_REFS /* Define pointers to support a doubly-linked list of all live heap objects. */ #define _PyObject_HEAD_EXTRA \ PyObject *_ob_next; \ PyObject *_ob_prev; #define _PyObject_EXTRA_INIT _Py_NULL, _Py_NULL, #else # define _PyObject_HEAD_EXTRA # define _PyObject_EXTRA_INIT #endif ob_type是一个结构体，对应着Python内部的一种特殊的对象，用来指定一个对象类型的类型对象。 ...