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Python對象體系深入分析

更新時間：2014年10月28日 14:48:00 投稿：shichen2014

這篇文章主要介紹了Python對象體系,以實(shí)例的形式進(jìn)行了較為深入的分析,需要的朋友可以參考下

本文較為詳細(xì)的分析了了Python的對象體系。分享給大家供大家參考。具體如下：

Guido用C語言創(chuàng)造了Python,在Python的世界中一切皆為對象.

一.C視角中的Python對象

讓我們一起追溯到源頭,Python由C語言實(shí)現(xiàn),且向外提供了C的API http://docs.python.org/c-api/index.html .

我們思考問題的時候,可能對于對象這種東西很容易理解,而計算機(jī)能理解的只有0,1序列這樣的字節(jié)序列,從根本上講，我們所說的計算機(jī)語言中的對象只是在內(nèi)存中的一塊內(nèi)存空間里的0，1序列而已,這些連續(xù)或者非連續(xù)的內(nèi)存空間在更高層次上可以看作是一個整體.在Python中,我們所提到的一般的對象都是C中的結(jié)構(gòu)體在堆Heap上申請的一塊內(nèi)存空間.

為了能夠用C語言實(shí)現(xiàn)Python的面向?qū)ο蟮臋C(jī)制,需要定義一些結(jié)構(gòu)體，能夠操作那些對象的內(nèi)存空間。

1.PyObject&PyVarObject

所有的Python對象都有一些共同的東西,我們將其高度抽象成一個結(jié)構(gòu)體PyObject

復(fù)制代碼代碼如下:

typedef struct _object{  

    PyObject_HEAD  

} PyObject;  

//其實(shí)PyObject_HEAD這個宏在發(fā)行版本中的為  

int ob_refcnt;  

struct _typeobject *ob_type;

ob_refcnt,就是對象引用計數(shù),它的存在是為了實(shí)現(xiàn)了Python的基于引用技術(shù)的垃圾回收機(jī)制.

還有一個是指向一個類型對象結(jié)構(gòu)體的指針,用以代表該對象的類型.

在C語言的實(shí)現(xiàn)的時候,還有一個結(jié)構(gòu)體擴(kuò)展于PyObject

那便是PyVarObject,其內(nèi)容為PyObject_VAR_HEAD這個宏，它比PyObject多了一個ob_size,用來表示變長對象的長度,詳情見http://docs.python.org/c-api/structures.html

還有一點(diǎn)請大家不要搞混,這里的PyObject和PyVarObject和Python世界中的真實(shí)對象沒有對應(yīng)關(guān)系,這兩個只是Python對象全體在C語言表示中的一種抽象.也就是說在C語言中,只要是一個Python對象結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù),那么其內(nèi)存的開始部分都會有上面結(jié)構(gòu)體的幾個變量,所以一個PyObject的指針便可以指向所有的C語言中的表示Python對象的結(jié)構(gòu)體,這樣在C語言的實(shí)現(xiàn)中,我們便可以通過這個統(tǒng)一的指針操作所有的內(nèi)置的Python對象結(jié)構(gòu)體了.

2.PyTypeObject

剛剛還有一個東西沒有講,那便是_typeobject(PyTypeObject)這個結(jié)構(gòu)體,它是Python中所有類型對象的抽象,這樣我們在C語言的層次里對于所有的類型對象結(jié)構(gòu)體都可以通過PyTypeObject的指針來調(diào)用

復(fù)制代碼代碼如下:

typedef struct _typeobject {  

//注意開始部分為PyObject_VAR_HEAD  

PyObject_VAR_HEAD  

char *tp_name; /* For printing, in format  

"<module>.<name>" */  

int tp_basicsize, tp_itemsize; /* For allocation */  

/* Methods to implement standard operations */  

destructor tp_dealloc;  

printfunc tp_print;  

……  

/* More standard operations (here for  

binary compatibility) */  

hashfunc tp_hash;  

ternaryfunc tp_call;  

……  

} PyTypeObject;

3.Python內(nèi)置對象和C結(jié)構(gòu)體的對應(yīng)

現(xiàn)在Python面向?qū)ο髾C(jī)制的對象和類型的抽象都已經(jīng)說過了,接下來我們來看下在python中真實(shí)存在的對象在C語言實(shí)現(xiàn)的時候是怎么樣的呢?

首先需要談的是那些Python的內(nèi)置對象，這些都是C語言定義了的，當(dāng)Python環(huán)境初始化后，這些對象便創(chuàng)建好了。

復(fù)制代碼代碼如下:

PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyType_Type; /* built-in 'type' */  

PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyBaseObject_Type; /* built-in 'object' */

object對象在Python中是一個比較基礎(chǔ)的對象,它在C語言中對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體是PyBaseObject_Type,從C語言中的這個命名我們可以大概知道這個類是一個類型對象.

還有就是Python中的<type 'type'>在C語言中對應(yīng)著PyType_Type

復(fù)制代碼代碼如下:

PyTypeObject PyType_Type = {  

PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)  

0, /* ob_size */  

"type", /* tp_name */  

sizeof(PyHeapTypeObject), /* tp_basicsize */  

sizeof(PyMemberDef), /* tp_itemsize */  

……  

};

我們再看看比較具體的整數(shù)

一個整數(shù)instance在C語言中的表示的結(jié)構(gòu)體是PyIntObject

復(fù)制代碼代碼如下:

typedef struct {  

PyObject_HEAD  

long ob_ival;  

} PyIntObject;

也就是說通過這樣的結(jié)構(gòu)體我們就可以在C語言的的運(yùn)行時中指向Python的整數(shù)對象.

那么相應(yīng)的我們Python的整數(shù)類型對象為

復(fù)制代碼代碼如下:

yTypeObject PyInt_Type = {  

PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)  

0,  

"int",  

sizeof(PyIntObject),  

……  

};

4.自定義對象

當(dāng)我們創(chuàng)建一個Python對象的時候,最終都是通過Python的底層來做的,

當(dāng)我們通過Python語言定義了自己的一個class A之后,Python首先根據(jù)你寫的代碼創(chuàng)建了一個A這樣的class對象（類對象）,然后當(dāng)你需要創(chuàng)建A的實(shí)例的時候,其實(shí)在Python的底層都是通過A這個Class對象進(jìn)行創(chuàng)建的。

二.Python視角中的對象體系

在單純的Python的世界中,一切都是對象.這些對象可以分為三類,

metaclasses,classes,instance

其中classes又可以分為內(nèi)置的type和用戶自定義的class

下面我們通過一張圖片來作詳細(xì)的說明