一：建立對(duì)象引用計(jì)數(shù)

1. 相關(guān)代碼

void
_Py_NewReference(PyObject *op)
{
    if (_Py_tracemalloc_config.tracing) {
        _PyTraceMalloc_NewReference(op);
    }
#ifdef Py_REF_DEBUG
    _Py_RefTotal++;
#endif
    Py_SET_REFCNT(op, 1);
#ifdef Py_TRACE_REFS
    _Py_AddToAllObjects(op, 1);
#endif
}

2. 代碼解釋

_Py_NewReference這個(gè)函數(shù)的主要目的是為新創(chuàng)建的Python對(duì)象建立引用計(jì)數(shù)。在CPython中，引用計(jì)數(shù)是用來管理內(nèi)存的一種方法，當(dāng)一個(gè)Python對(duì)象的引用計(jì)數(shù)變?yōu)榱銜r(shí)，表示沒有其他對(duì)象引用該對(duì)象，因此可以安全地將其內(nèi)存回收。

下面是_Py_NewReference函數(shù)的各個(gè)部分的簡要說明：

1. _Py_tracemalloc_config.tracing：當(dāng)內(nèi)存追蹤功能啟用時(shí)（即_Py_tracemalloc_config.tracing為真），調(diào)用_PyTraceMalloc_NewReference(op)以記錄新引用的內(nèi)存分配。
2. #ifdef Py_REF_DEBUG：如果啟用了引用計(jì)數(shù)調(diào)試（即編譯時(shí)定義了Py_REF_DEBUG），則增加全局引用計(jì)數(shù)_Py_RefTotal。
3. Py_SET_REFCNT(op, 1)：將新對(duì)象op的引用計(jì)數(shù)設(shè)置為1。
4. #ifdef Py_TRACE_REFS：如果啟用了引用跟蹤功能（即編譯時(shí)定義了Py_TRACE_REFS），則調(diào)用_Py_AddToAllObjects(op, 1)將新對(duì)象op添加到所有對(duì)象列表中以進(jìn)行跟蹤。

這個(gè)函數(shù)通常在創(chuàng)建新的Python對(duì)象時(shí)調(diào)用，以便正確初始化引用計(jì)數(shù)。需要注意的是，這個(gè)函數(shù)是CPython內(nèi)部使用的，不應(yīng)該在普通Python代碼或擴(kuò)展模塊中直接使用。

#ifdef Py_REF_DEBUG是一個(gè)C預(yù)處理器指令，它會(huì)檢查是否在編譯時(shí)定義了Py_REF_DEBUG宏。如果定義了這個(gè)宏，那么在#ifdef和#endif之間的代碼塊將被編譯并包含在最終的程序中。否則，這部分代碼將被忽略。

Py_REF_DEBUG宏用于啟用引用計(jì)數(shù)調(diào)試功能。這個(gè)功能允許CPython開發(fā)者和擴(kuò)展模塊開發(fā)者在開發(fā)過程中更輕松地追蹤和診斷潛在的引用計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。這對(duì)于調(diào)試內(nèi)存泄漏或提前釋放對(duì)象等問題非常有用。

當(dāng)啟用Py_REF_DEBUG時(shí)，_Py_RefTotal變量被用來跟蹤當(dāng)前分配給Python對(duì)象的總引用計(jì)數(shù)。這個(gè)全局計(jì)數(shù)器在每次創(chuàng)建新引用（如在_Py_NewReference函數(shù)中）時(shí)遞增，在釋放引用時(shí)遞減。通過檢查_Py_RefTotal的值，開發(fā)者可以在某些情況下發(fā)現(xiàn)可能的內(nèi)存泄漏或錯(cuò)誤的引用計(jì)數(shù)操作。

需要注意的是，Py_REF_DEBUG功能會(huì)帶來一定的性能開銷，因此在生產(chǎn)環(huán)境中通常不啟用。在發(fā)布構(gòu)建中，默認(rèn)情況下不會(huì)定義Py_REF_DEBUG宏。在開發(fā)和調(diào)試階段，可以通過配置構(gòu)建選項(xiàng)來啟用這個(gè)功能。

二: 引用計(jì)數(shù)增加

1. 相關(guān)源碼

// 引用計(jì)數(shù)增加
void
Py_IncRef(PyObject *o)
{
    Py_XINCREF(o);
}

// 宏定義
#define Py_XINCREF(op) _Py_XINCREF(_PyObject_CAST(op))

// 內(nèi)聯(lián)函數(shù)
static inline void _Py_XINCREF(PyObject *op)
{
    if (op != NULL) {
        Py_INCREF(op);
    }
}

// 宏定義
#define Py_INCREF(op) _Py_INCREF(_PyObject_CAST(op))

static inline void _Py_INCREF(PyObject *op)
{
#ifdef Py_REF_DEBUG
    _Py_RefTotal++;
#endif
    op->ob_refcnt++;  // 對(duì)象的引用計(jì)數(shù)加1
}

2. 源碼解釋

_Py_INCREF函數(shù)是一個(gè)靜態(tài)內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用于增加給定Python對(duì)象（op）的引用計(jì)數(shù)。內(nèi)聯(lián)函數(shù)允許編譯器在調(diào)用處內(nèi)聯(lián)展開函數(shù)體，以減少函數(shù)調(diào)用的開銷。以下是_Py_INCREF函數(shù)的各個(gè)部分的簡要說明：

#ifdef Py_REF_DEBUG：如果啟用了引用計(jì)數(shù)調(diào)試（即編譯時(shí)定義了Py_REF_DEBUG），則增加全局引用計(jì)數(shù)_Py_RefTotal。op->ob_refcnt++：增加給定Python對(duì)象op的引用計(jì)數(shù)（ob_refcnt字段）。

Py_INCREF是一個(gè)宏，用于調(diào)用_Py_INCREF函數(shù)。在調(diào)用_Py_INCREF之前，它首先使用_PyObject_CAST宏將給定的對(duì)象（op）轉(zhuǎn)換為PyObject指針。這是為了確保_Py_INCREF函數(shù)接收到的參數(shù)具有正確的類型。在編寫Python C擴(kuò)展時(shí)，通常會(huì)使用Py_INCREF宏來增加Python對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。

三：引用計(jì)數(shù)減少

1. 相關(guān)源碼

void
Py_DecRef(PyObject *o)
{
    Py_XDECREF(o);
}

#define Py_XDECREF(op) _Py_XDECREF(_PyObject_CAST(op))

static inline void _Py_XDECREF(PyObject *op)
{
    if (op != NULL) {
        Py_DECREF(op);
    }
}

define Py_DECREF(op) _Py_DECREF(_PyObject_CAST(op))

static inline void _Py_DECREF(
#ifdef Py_REF_DEBUG
    const char *filename, int lineno,
#endif
    PyObject *op)
{
#ifdef Py_REF_DEBUG
    _Py_RefTotal--;
#endif
    if (--op->ob_refcnt != 0) {
#ifdef Py_REF_DEBUG
        if (op->ob_refcnt < 0) {
            _Py_NegativeRefcount(filename, lineno, op);
        }
#endif
    }
    else {
        _Py_Dealloc(op);
    }
}

// 引用計(jì)數(shù)等于0了，就調(diào)用dealloc函數(shù)進(jìn)行對(duì)象刪除
void
_Py_Dealloc(PyObject *op)
{
    destructor dealloc = Py_TYPE(op)->tp_dealloc;
#ifdef Py_TRACE_REFS
    _Py_ForgetReference(op);
#endif
    (*dealloc)(op);
}

2. 源碼解釋

在這段代碼中，我們可以看到Py_DecRef、Py_XDECREF、_Py_XDECREF、Py_DECREF和_Py_DECREF這幾個(gè)用于處理Python對(duì)象引用計(jì)數(shù)的函數(shù)和宏。

1. Py_DecRef：這是一個(gè)簡單的封裝函數(shù)，接受一個(gè)指向PyObject的指針o作為參數(shù)，然后調(diào)用Py_XDECREF(o)宏。
2. Py_XDECREF：這是一個(gè)宏，用于調(diào)用_Py_XDECREF函數(shù)。在調(diào)用之前，它使用_PyObject_CAST(op)宏將給定的對(duì)象（op）轉(zhuǎn)換為PyObject指針。
3. _Py_XDECREF：這是一個(gè)靜態(tài)內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用于在給定對(duì)象不為NULL時(shí)調(diào)用Py_DECREF宏。這意味著如果對(duì)象指針為空（即op == NULL），則不會(huì)對(duì)引用計(jì)數(shù)進(jìn)行任何操作。
4. Py_DECREF：這是一個(gè)宏，用于調(diào)用_Py_DECREF函數(shù)。在調(diào)用之前，它使用_PyObject_CAST(op)宏將給定的對(duì)象（op）轉(zhuǎn)換為PyObject指針。
5. _Py_DECREF：這是一個(gè)靜態(tài)內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用于減少給定Python對(duì)象（op）的引用計(jì)數(shù)。以下是_Py_DECREF函數(shù)的各個(gè)部分的簡要說明：

a. #ifdef Py_REF_DEBUG：如果啟用了引用計(jì)數(shù)調(diào)試（即編譯時(shí)定義了Py_REF_DEBUG），則減少全局引用計(jì)數(shù)_Py_RefTotal。

b. 減少對(duì)象的引用計(jì)數(shù)：使用--op->ob_refcnt來減少給定對(duì)象op的引用計(jì)數(shù)。

c. 判斷引用計(jì)數(shù)是否為0：如果引用計(jì)數(shù)不為0，表示仍有其他對(duì)象引用該對(duì)象。如果引用計(jì)數(shù)為0，則調(diào)用_Py_Dealloc(op)來釋放對(duì)象的內(nèi)存。在引用計(jì)數(shù)調(diào)試模式下，還會(huì)檢查引用計(jì)數(shù)是否為負(fù)數(shù)，如果是，則調(diào)用_Py_NegativeRefcount(filename, lineno, op)報(bào)告錯(cuò)誤。

在Python C擴(kuò)展中，通常使用Py_DECREF和Py_XDECREF宏來減少Python對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。這些宏提供了安全和高效的方式來處理引用計(jì)數(shù)，以防止內(nèi)存泄漏和提前釋放對(duì)象。

四：對(duì)象刪除

1. 相關(guān)源碼

void
_Py_Dealloc(PyObject *op)
{
    destructor dealloc = Py_TYPE(op)->tp_dealloc;
#ifdef Py_TRACE_REFS
    _Py_ForgetReference(op);
#endif
    (*dealloc)(op);
}

2. 源碼解釋

_Py_Dealloc函數(shù)是CPython中用于釋放Python對(duì)象內(nèi)存的函數(shù)。它在對(duì)象的引用計(jì)數(shù)變?yōu)榱銜r(shí)調(diào)用，表示沒有其他對(duì)象引用該對(duì)象，可以安全地回收其內(nèi)存。以下是_Py_Dealloc函數(shù)的各個(gè)部分的簡要說明：

destructor dealloc = Py_TYPE(op)->tp_dealloc;：從給定Python對(duì)象op的類型對(duì)象中獲取析構(gòu)函數(shù)（tp_dealloc），并將其賦值給dealloc。每個(gè)類型對(duì)象都有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的析構(gòu)函數(shù)，該函數(shù)負(fù)責(zé)清理該類型的對(duì)象所占用的內(nèi)存。#ifdef Py_TRACE_REFS：如果啟用了引用跟蹤功能（即編譯時(shí)定義了Py_TRACE_REFS），則調(diào)用_Py_ForgetReference(op)將對(duì)象op從所有對(duì)象列表中刪除，以便不再跟蹤該對(duì)象。(*dealloc)(op);：調(diào)用dealloc指向的析構(gòu)函數(shù)，釋放對(duì)象op所占用的內(nèi)存。這里使用了函數(shù)指針，這意味著dealloc可以指向任何類型的析構(gòu)函數(shù)，從而可以靈活地處理不同類型的Python對(duì)象。

需要注意的是，_Py_Dealloc函數(shù)是CPython內(nèi)部使用的，不應(yīng)該在普通Python代碼或擴(kuò)展模塊中直接使用。在Python擴(kuò)展模塊中，您應(yīng)該使用相應(yīng)的宏和API函數(shù)來管理引用計(jì)數(shù)，例如Py_DECREF和Py_XDECREF。

Py_TYPE(op)是一個(gè)宏，用于獲取給定Python對(duì)象（op）的類型。它返回一個(gè)指向PyTypeObject結(jié)構(gòu)的指針，這個(gè)結(jié)構(gòu)包含了對(duì)象類型的相關(guān)信息，如類型名、方法、屬性、析構(gòu)函數(shù)等。

在CPython內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)Python對(duì)象都包含一個(gè)指向其類型對(duì)象的指針。這個(gè)指針位于PyObject結(jié)構(gòu)的ob_type字段中。Py_TYPE(op)宏實(shí)際上就是訪問這個(gè)ob_type字段，即op->ob_type。

在Python C擴(kuò)展和嵌入式代碼中，Py_TYPE(op)宏可以用于檢查對(duì)象的類型、獲取類型特定的函數(shù)或執(zhí)行類型相關(guān)的操作。例如，可以通過比較兩個(gè)對(duì)象的類型對(duì)象來判斷它們是否屬于相同的類型。

到此這篇關(guān)于源碼解析python的內(nèi)存回收機(jī)制的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python的內(nèi)存回收機(jī)制解析內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評(píng)論