Python 源码剖析（一）【python对象】

处于研究python内存释放问题，在阅读部分python源码，顺便记录下所得。
（基于《python源码剖析》（v2.4.1）与 python源码（v2.7.6））

先列下总结：
        python 中一切皆为对象，所以会先讲明白python中的对象，然后开始整理最简单的两个类型，整形和字符串；然后会进一步探索容器类型，会讲 List 和 Dict，以及内存管理机制。有时间精力会总结下《python源码剖析》作者的 python模拟程序、编译的code对象与pyc文件、python虚拟机相关知识，运行环境，模块动态加载、多线程机制。

直入主题，开始总结。

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一、Python对象

1、对象

2、对象类型

3、继承与多态

4、引用计数

5、对象分类

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1、对象

python中一切皆为对象，包括自定义类型，int、str、list、dict等都是对象，先看看所有对象的基石：

*定长对象（int，str）：

[object.h]

typedef struct_object{

PyObject_HEAD

}PyObject;

*变长对象（list，dict..）：

[object.h]

typedef struct{

PyObject_VAR_HEAD

}PyVarObject;

//前者依赖于PyObject_HEAD，后者依赖于PyObject_VAR_HEAD，看看两者不同：

图1-1-1

由图1-1-1可见，定长对象中有

ob_refcnt、ob_type这两个变量，变长对象中多了一个ob_size变量；其中，ob_refcnt用于引用计数机制，ob_type是一个指向_typeobject结构体的指针，ob_size指变长对象中包含的元素个数。

ob_refcnt后面内存回收时再讲，大概就是某个对象A，对其有引用时引用计数增加，释放时引用计数减少，引用计数为0时将回收对象A，从堆上删除释放内存。

ob_type中_typeobject结构体，用于指定一个对象类型的类型对象。有点拗口，下节讲。

ob_size用于指明容器对象中拥有元素的个数，不是字节数。

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2、对象类型

现在分析上节提到的_typeobject，类型对象。

 

图1-2-1

_typeobject是比较大的一个结构体，主要有四类信息：

1、类型名tp_name，用于pyhton内部及调试；

2、创建该类型对象时分配内存空间大小信息，tp_basicsize和tp_itemsize；

3、与该对象有关的操作信息，如hashfunc（函数指针），操作主要分为标准操作、标准操作族、其他操作；

4、类型信息；

_typeobject头部中有PyObject_VAR_HEAD，说明类型也是一个对象，而类型对象的类型则是PyType_Type（图1-2-2）：

图1-2-2

例如整形int（图1-2-3）：

图1-2-3

其运行时对象类型关系（图1-2-4）：

图1-2-4

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3、继承与多态

通过前面的PyObject和类型对象，Python利用C语言实现继承和多态。首先，Python中所有内建对象和内部使用对象在最开始内存区域都有一个PyObject，相当于这些对象都继承于PyObject；在建立一个对象时，如PyIntObject，这对象由PyObject*维护而非PyIntObject*维护，而这指针指向的类型只能从ob_type域判断，从而实现多态。

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4、引用计数

Python内建了垃圾收集机制，使用每个对象共有的ob_refcnt来维护引用计数，通过PyINCREF(op)和Py_DECREF(op)两个宏来增减对象引用计数，当引用计数为0后通过tp_dealloc释放其内存和系统资源。在对象初始化时，通过_Py_NewReference(op)将对象引用计数初始化为1。（代码如图1-4-1）

图1-4-1

还有要注意的是，但引用计数减为0时，会调用该对象的析构函数，但不一定会调用free，频繁申请、释放内存降会低执行效率，Python使用内存池计数作为补充。

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5、对象分类

1、Math：数值对象

2、Container：容器对象

3、Composition：程序结构对象

4、Internal：内部使用对象

图示（图1-5-1）：

图1-5-1