1 PyObject, PyTypeObject - Python 中的 '对象' 们 2 3 '一切皆对象' - 这是 Python 的学习和使用者们最最常听到一句, 可谓 博大精深 - '勃大精深'. 4 '对象(Object)' 是 Python 最核心的一个概念, 在 Python 中 '一切皆是对象'. 5 整数,字符串,类型type(整数类型, 字符串类型)统统都是'对象'. 6 7 Python 已经预先定义了一些'类型对象', 如 int 类型, dict 类型, string 类型等等， 8 这些预先定义的类型对象被称为'内建类型对象'. '类型对象' 实现了面向对象理论中'类'的概念, 9 通过对类型对象的 '实例化' 创建'实例对象', 如 int 对象, dict 对象, string 对象等. 10 '实例对象'可以被视为面向对象理论中'对象'这个概念在 python 中的体现. 11 另外, python 实现了通过 class A(object) 关键字实现自定义类型对象, 通过调用自定义的类型对象实例化类型对象 A(). 12 注： python '类型'(type) -> '类'(class) ; python '实例'(instance) -> '对象'(object) 13 14 怎样理解 '对象'(object) 的概念 15 ‘对象’ 这一概念对人的思维是一个比较形象的概念, 然后计算机不能像人的思维一样去'理解'对象这一概念. 16 计算机并不能理解 3 是一个整数, 而 '3' 是一个字符串, 对于它来说这些都是'字节'(byte). 17 通常, '对象' 是数据以及基于这些数据的操作的集合. 对于计算机来说, 一个 '对象' 实际上就是一片被分配的内存空间, 18 这些内存可以是连续的, 也可以是离散的. 这片内存在更高的层面上被作为一个'整体'来考虑和处理, 这个整体就是一个'对象'(对计算机来说) 19 而在这片内存中存储着一系列的数据以及可以对这些数据进行操作(修改,读取,运行等)的代码(字节码). 20 21 如大家所知道的那样, Python 是有 C 实现的, 那么'对象' 在 C 层面是什么样子呢? 22 PyObject 对象 23 Python 中, '对象' 就是为 C 中的结构体(structure)在栈堆上申请的一块儿内存区域. 24 object.h (Python 3.6) 25 typedef struct _object { 26 _PyObject_HEAD_EXTRA 27 Py_ssize_t ob_refcnt; # ob_refcnt 引用计数(垃圾回收机制) 28 struct _typeobject *ob_type; # ob_type 是一个指向 _typeobject 结构体的指针 29 } PyObject; 30 在 C 中定义 PyObject 结构体中 ob_refcnt 与 Python 内存管理机制有关, 它实现了基于 '引用计数' 的 '垃圾回收机制‘. 31 对于某一特定对象 A, 当有另一个 PyObject '引用' 了该对象的时候, A 的'引用计数'( ob_refcnt ) 增加; 32 相反地, 如果 当这个 PyObject 被销毁的时候, 对象 A 的'引用计数'( ob_refcnt ) 减少. 33 当对象 A 的'引用计数'( ob_refcnt ) 减少到 0 的时候, Python 的垃圾回收机制将把对象 A 从栈堆中删除, 以便释放内存供其他对象使用. 34 除 '引用计数'( ob_refcnt ) 之外, ob_type 是一个指向 _typeobject 结构体的指针. 35 这个结构体对应着 Python 内部的一种特殊对象, 用来指定一个'对象' 类型的 '类型对象', 如 对象 5 的类型对象 是 int 类型对象. 36 结论, 在 Python 中, 对象机制的核心， 一是 '引用计数'( ob_refcnt ), 另一个是 '类型信息'(ob_type). 37 通过'类型信息'(ob_type) 进一步对应到 一个对象的'内容','大小' 等信息. 38 39 PyTypeObject 类型信息 40 PyObject 中包括了所有'对象' 共有的信息的定义(ob_refcnt, ob_type). 41 在结构体 _typeobject 中, 主要定义了 4 类信息, 42 1, 类型名(tp_name), 主要供 Python 内部, 以及调试使用. 43 2, 创建该类型'对象' 时分配的内存空间相关信息, 即 tp_basicsize, tp_itemsize 44 3, 与该类型'对象'相关联的操作信息, 如 tp_print; tp_getattr; tp_setattr 这些函数指针 45 4, 该类型对象的'类型信息' (通过 PyType_Type 来确定一个对象的 '类型对象') 46 47 object.h (Python 3.6) 48 typedef struct _typeobject { 49 PyObject_VAR_HEAD 50 const char *tp_name; /* For printing, in format "<module>.<name>" */ 51 Py_ssize_t tp_basicsize, tp_itemsize; /* For allocation */ 52 53 /* Methods to implement standard operations */ 54 destructor tp_dealloc; 55 printfunc tp_print; 56 getattrfunc tp_getattr; 57 setattrfunc tp_setattr; 58 PyAsyncMethods *tp_as_async; /* formerly known as tp_compare (Python 2) 59 or tp_reserved (Python 3) */ 60 reprfunc tp_repr; 61 62 /* Method suites for standard classes */ 63 PyNumberMethods *tp_as_number; 64 PySequenceMethods *tp_as_sequence; 65 PyMappingMethods *tp_as_mapping; 66 67 /* More standard operations (here for binary compatibility) */ 68 hashfunc tp_hash; 69 ternaryfunc tp_call; 70 reprfunc tp_str; 71 getattrofunc tp_getattro; 72 setattrofunc tp_setattro; 73 74 /* Functions to access object as input/output buffer */ 75 PyBufferProcs *tp_as_buffer; 76 77 /* Flags to define presence of optional/expanded features */ 78 unsigned long tp_flags; 79 80 const char *tp_doc; /* Documentation string */ 81 82 /* Assigned meaning in release 2.0 */ 83 /* call function for all accessible objects */ 84 traverseproc tp_traverse; 85 86 /* delete references to contained objects */ 87 inquiry tp_clear; 88 89 /* Assigned meaning in release 2.1 */ 90 /* rich comparisons */ 91 richcmpfunc tp_richcompare; 92 93 /* weak reference enabler */ 94 Py_ssize_t tp_weaklistoffset; 95 96 /* Iterators */ 97 getiterfunc tp_iter; 98 iternextfunc tp_iternext; 99 100 /* Attribute descriptor and subclassing stuff */ 101 struct PyMethodDef *tp_methods; 102 struct PyMemberDef *tp_members; 103 struct PyGetSetDef *tp_getset; 104 struct _typeobject *tp_base; 105 PyObject *tp_dict; 106 descrgetfunc tp_descr_get; 107 descrsetfunc tp_descr_set; 108 Py_ssize_t tp_dictoffset; 109 initproc tp_init; 110 allocfunc tp_alloc; 111 newfunc tp_new; 112 freefunc tp_free; /* Low-level free-memory routine */ 113 inquiry tp_is_gc; /* For PyObject_IS_GC */ 114 PyObject *tp_bases; 115 PyObject *tp_mro; /* method resolution order */ 116 PyObject *tp_cache; 117 PyObject *tp_subclasses; 118 PyObject *tp_weaklist; 119 destructor tp_del; 120 121 /* Type attribute cache version tag. Added in version 2.6 */ 122 unsigned int tp_version_tag; 123 124 destructor tp_finalize; 125 126 #ifdef COUNT_ALLOCS 127 /* these must be last and never explicitly initialized */ 128 Py_ssize_t tp_allocs; 129 Py_ssize_t tp_frees; 130 Py_ssize_t tp_maxalloc; 131 struct _typeobject *tp_prev; 132 struct _typeobject *tp_next; 133 #endif 134 } PyTypeObject;