怎樣探秘Python對象體系

怎樣探秘Python對象體系，針對這個(gè)問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

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APIhttp://docs.python.org/c-api/index.html 。

我們思考問題的時(shí)候,可能對于對象這種東西很容易理解,而計(jì)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(jì)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(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)體PyObject

typedef struct _object{         PyObject_HEAD     } PyObject;     //其實(shí)PyObject_HEAD這個(gè)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(jì)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(gè)是指向一個(gè)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(shí)候,還有一個(gè)結(jié)構(gòu)體擴(kuò)展于PyObject，那便是PyVarObject,其內(nèi)容為PyObject_VAR_HEAD這個(gè)宏，它比PyObject多了一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)變量,所以一個(gè)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(gè)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(gè)東西沒有講,那便是_typeobject(PyTypeObject)這個(gè)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。

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;     &hellip;&hellip;     /* More standard operations (here for     binary compatibility) */    hashfunc tp_hash;     ternaryfunc tp_call;     &hellip;&hellip;     } 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(shí)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。

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(gè)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(gè)命名我們可以大概知道這個(gè)類是一個(gè)類型對象。

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

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

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(shí)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

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(gè)Python對象的時(shí)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(gè)class A之后,Python首先根據(jù)你寫的代碼創(chuàng)建了一個(gè)A這樣的class對象（類對象）,然后當(dāng)你需要?jiǎng)?chuàng)建A的實(shí)例的時(shí)候,其實(shí)在Python的底層都是通過A這個(gè)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

其中C的定義的方式如下(python 中繼承于某類直接寫在類名后面的括號中):

class C(object):        ......

其中實(shí)線表示 is-kind-of 的關(guān)系 ,虛線表示is-instance-of的關(guān)系。

查看當(dāng)前classes對象(instances對象沒有__bases__屬性)的基類的時(shí)候,可以用過classes_name.__bases__進(jìn)行查看,其值為一個(gè)Tuple元組(Python支持多繼承).

查看當(dāng)前對象的類型的方法是object_name.__class__

我們可以通過一些測試來證實(shí)上面的圖：

這里，type為所有類的類。

關(guān)于怎樣探秘Python對象體系問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識。