Python源码学习之PyObject和PyTypeObject

Python源码学习之PyObject和PyTypeObject

Python C api中的绝大多数函数其参数和返回值中包含 PyObject*。这指针类型指向一个可以表示任何Python对象的不透明的数据结构。所有的Python对象在多数情况下以相同的方式对待。

所有的Python对象(甚至是Python的整数)都包含一个类型和引用计数。一个对象的类型决定了其是一个整数、列表、用户自定义函数还是其他。

引用计数对Python非常重要，引用计数必须显式地操作(通过Py_INCREF()、 Py_DECREF()等)。

本文：

• PyObject

• PyVarObject

• PyTypeObject

PyObject

Include/object.h 提供了比较详细的注释。

• PyObject 本身几乎没有声明任何东西，但是每一个Python对象的指针都可以cast为PyObject* 。类似地，每一个大小不固定的Python对象指针可以cast为 PyVarObject* 。

• PyObject_HEAD 定义了每一个PyObject都有的起始片段。

• Python2.7和Python3.2中，尽管内容一样，但源码的写法上有点小小的不同：

Python2.7

#define PyObject_HEAD \ Py_ssize_t ob_refcnt; \ struct _typeobject *ob_type; typedef struct _object { PyObject_HEAD } PyObject;

Python3.2

typedef struct _object { Py_ssize_t ob_refcnt; struct _typeobject *ob_type; } PyObject; #define PyObject_HEAD PyObject ob_base;

PyObject 是有两个成员的结构体，引用计数、对象类型：

• ob_refcnt
• ob_type

其类型分别为 Py_ssize_t 和 struct _typeobject

Py_ssize_t

Py_ssize_t 是一个所占字节数与 size_t 相同的有符号的整数类型(C99中没有定义ssize_t这种类型，某些编译器比如gcc扩展有该类型)。关于该类型的一个介绍见PEP 353。

源码位于：Include/pyport.h

#ifdef HAVE_SSIZE_T typedef ssize_t Py_ssize_t; #elif SIZEOF_VOID_P == SIZEOF_SIZE_T typedef Py_intptr_t Py_ssize_t; #else # error "Python needs a typedef for Py_ssize_t in pyport.h." #endif

其中，Py_intptr_t 是可以存放指针的整数类型(C99中定义有 intptr_t)，在不支持intptr_t的环境下，它是int、long或long long的别名。

PyVarObject

可变大小的容器对象

与PyObject相比，它多了一个成员：

• ob_refcnt
• ob_type
• ob_size

其中：ob_size 是元素的数目，而不是所需的字节的数目。

Python2.7

#define PyObject_VAR_HEAD \ PyObject_HEAD \ Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */  typedef struct { PyObject_VAR_HEAD } PyVarObject;

Python3.2

typedef struct { PyObject ob_base; Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */ } PyVarObject; #define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base;

3个宏用来获取这3个成员的值

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

PyTypeObject

每一个PyObject第二个成员是都是一个类型对象(PyTypeObject)。PyTypeObject本身是也一个PyVarObject

额，这个东西太复杂了，一堆堆的函数指针，看不懂。

typedef struct _typeobject { PyObject_VAR_HEAD const char *tp_name; /* For printing, in format "<module>.<name>" */ Py_ssize_t tp_basicsize, tp_itemsize; /* For allocation */  /* Methods to implement standard operations */  destructor tp_dealloc; printfunc tp_print; getattrfunc tp_getattr; setattrfunc tp_setattr; void *tp_reserved; /* formerly known as tp_compare */ reprfunc tp_repr; ... } PyTypeObject;

tp_name	类型的字符串名，比如"str" "int" ...
tp_basicsize	tp_basesize + tp_tiemsize * ob_size
tp_itemsize
tp_doc	文档字符串

创建与析构？

tp_alloc

tp_new

tp_init

tp_del

tp_free

tp_dealloc

C API函数和这些函数指针的对应关系（调用关系）：

C API函数	PyTypeObject 中的函数指针	Python表达式
PyObject_Print(PyObject *, FILE *, int)	tp_print tp_str tp_repr
PyObject_Repr(PyObject *)	tp_repr	repr(o)
PyObject_Str(PyObject *v)	tp_str	str(o)
PyObject_Hash(PyObject *)	tp_hash	hash(o)
PyObject_GetAttr(PyObject *, PyObject*)	tp_getattr tp_getattro	o.attr_name
PyObject_CallMethod(PyObject *, char *, ...)	tp_call	o.method(...)
...