Python源碼學(xué)習(xí)之PyType_Type和PyBaseObject_Type詳解

PyType_Type和PyBaseObject_Type

PyObject和PyTypeObject內(nèi)容的最后指出下圖中對實(shí)例對象和類型對象的理解是不完全正確的，

浮點(diǎn)類型對象全局唯一，Python在C語言層面實(shí)現(xiàn)過程中將其定義為一個(gè)全局靜態(tài)變量，定義于Object/floatobject.c中，命名為PyFloat_Type。

PyTypeObject PyFloat_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(PyType_Type, 0)
    "float",
    sizeof(PyFloatObject),
    0,
    (destructor)float_dealloc,                  /* tp_dealloc */

    // ...
    (reprfunc)float_repr,                       /* tp_repr */

    // ...
};

• 第2行使用初始化ob_refcnt、ob_type以及ob_size三個(gè)字段，PyVarObject_HEAD_INIT的定義可以參考博文1.4.3節(jié)的內(nèi)容。
• 第3行將tp_name字段初始化成類型名稱"float"
• 再往下是各種操作的函數(shù)指針

ob_type指針指向PyType_Type，這也是一個(gè)靜態(tài)定義的全局變量。代表“類型的類型” 的type對象就是PyType_Type。

一. 類型的類型—PyType_Tpye(type的實(shí)體)

上文中，float類型對象在底層實(shí)現(xiàn)過程中對應(yīng)PyFloat_Type全局靜態(tài)變量。Python類型是一種對象，也有自己的類型，即Python中的type。

>>> float.__class__
class 'type'>

自定義類型也遵循同樣的規(guī)則，

>>> class Foo(object):
...     pass
...
>>> Foo.__class__
class 'type'>

在查看PyFloat_Type代碼實(shí)現(xiàn)時(shí)，ob_type字段指向的PyType_Type就是type的實(shí)現(xiàn)。在Object/typeobject.c中定義，

PyTypeObject PyType_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(PyType_Type, 0)
    "type",                                     /* tp_name */
    sizeof(PyHeapTypeObject),                   /* tp_basicsize */
    sizeof(PyMemberDef),                        /* tp_itemsize */
    (destructor)type_dealloc,                   /* tp_dealloc */

    // ...
    (reprfunc)type_repr,                        /* tp_repr */

    // ...
};

• 內(nèi)建類型和自定義類的PyTypeObject對象都是通過PyType_Type創(chuàng)建。PyType_Type是PyTypeObject的一個(gè)實(shí)例。
• PyType_Type是類型機(jī)制中至關(guān)重要的對象，是所有類型的類型，稱為元類型。
• 第2行代碼處PyType_Type將自身的ob_type字段指向它自己。

>>> type.__class__
class 'type'>
>>> type.__class__ is type
True

由此，以float為例，可以繪制一個(gè)更完善但是并不完全正確的實(shí)例對象和類型對象在內(nèi)存中的關(guān)系圖，

二. 類型之基—PyBaseObject_Type(object的實(shí)體)

上一節(jié)中紅色標(biāo)記的語句，并不完全正確是因?yàn)樗伎歼^程中忽略了object對象的存在。

object是另一個(gè)特殊的類型，是所有類型的基類。同樣可以通過PyFloat_Type中tp_base字段順藤摸瓜找到。然而，在源碼的第2行的PyVarObject_HEAD_INIT定義中，該字段并沒有初始化，

0,                                          /* tp_base */

更進(jìn)一步查找代碼中PyFloat_Type出現(xiàn)的地方，在Object/object.c中發(fā)現(xiàn)如下代碼，

if (PyType_Ready(PyFloat_Type)  0)
    Py_FatalError("Can't initialize float type");

創(chuàng)建類型對象過程中，需要PyType_Ready方法將tp_base字段初始化，具體如下

int
PyType_Ready(PyTypeObject *type)
{
    // ...

    base = type->tp_base;
    if (base == NULL  type != PyBaseObject_Type) {
        base = type->tp_base = PyBaseObject_Type;
        Py_INCREF(base);
    }

    // ...
}

PyFloat_Type中的tp_base字段初始化成PyBaseObject_Type，它就是object背后的實(shí)體，其源碼定義為，

PyTypeObject PyBaseObject_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(PyType_Type, 0)
    "object",                                   /* tp_name */
    sizeof(PyObject),                           /* tp_basicsize */
    0,                                          /* tp_itemsize */
    object_dealloc,                             /* tp_dealloc */

    // ...
    object_repr,                                /* tp_repr */
};

源碼中ob_type字段指向PyType_Type這與下方object在 Python中的測試代碼相吻合，

>>> object.__class__
class 'type'>

此外，PyType_Ready函數(shù)初始化PyBaseObject_Type時(shí)，不設(shè)置tp_base字段。 因?yàn)槔^承鏈必須有一個(gè)終點(diǎn)，否則沿著繼承鏈查找時(shí)會(huì)陷入死循環(huán)。

>>> print(object.__base__)
None

由此，得到了實(shí)例對象和類型對象在內(nèi)存中完整的關(guān)系圖。以float為例，

到此這篇關(guān)于Python源碼學(xué)習(xí)之PyType_Type和PyBaseObject_Type詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)PyType_Type和PyBaseObject_Type內(nèi)容請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！