Python源码学习

Posted 2020-08-22

      考虑到性能的要求，我在工作中用的最多的是c/c++，然而，工作中又经常会有一些验证性的工作，这些工作对性能的要求并不高，反而对完成的效率要求更高，对于这样的工作，用一种开发效率高的语言是合理的想法，鉴于python的流行以及为大家所称道的开发效率和灵活性，我便开始渐渐多的接触起python来。可是，问题又来了，用python验证完了之后，需要优化性能，甚至移植到c/c++里面来，这时候，愈发觉得有必要深入学习python，了解其内部原理。经过一番搜索，找到了这本《Python源码剖析》，开始了我的python深入学习之旅。

一、Python对象初探

python语言中的一切，包括变量和变量类型，底层都是靠c语言的某种对象/结构体来实现的。也可以理解为，python中所有的东西都是用c的对象来实现的（这里理解为struct的对象）。这些所有对象都对应的定义中，开头的部分是相同的，都是PyObject：

[object.h]
typedef struct _object {
    PyObject_HEAD
} PyObject;

[object.h]
#ifdef Py_TRACE_REFS
/* Define pointers to support a doubly-linked list of all live heap objects. */
    #define _PyObject_HEAD_EXTRA                struct _object *_ob_next;           struct _object *_ob_prev;
    #define _PyObject_EXTRA_INIT 0, 0, 
#else
    #define _PyObject_HEAD_EXTRA
    #define _PyObject_EXTRA_INIT
#endif

/* PyObject_HEAD defines the initial segment of every PyObject. */
#define PyObject_HEAD           \
    _PyObject_HEAD_EXTRA            int ob_refcnt;              struct _typeobject *ob_type;

整型变量ob_refcnt与Python的内存管理机制有关，它实现了基于引用计数的垃圾收集机制。而ob_type是一个指向_typeobject结构体的指针，_typeobject结构体定义了所指向对象的类型，定义如下：

[object.h]
typedef struct _typeobject {
    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;

也就是说PyTypeObject这个结构体定义了python的c代码中的对象的类型。