python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析

python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析

一 测试环境介绍和准备

测试环境：

操作系统：windows10

Python版本：3.7.0 下载地址

VS版本：vs2015社区版（免费） 下载地址

win10SDK（安装vs2015是可以选择，如果没有安装则需要独立安装）

http://ffmpeg.club/python

二 如何查看源码

1 下载python源码

https://www.python.org/ftp/python/3.7.0/Python-3.7.0.tar.xz

http://www.ffmpeg.club/python

下载后解压缩

使用vs2015或者vs2017打开

Python-3.7.0\PCbuild\pcbuild.sln 解决方案文件

打开pythoncore项目可以找到\include\object.h文件

 

三 源码分析

python源码版本 python3.7.0

在python中所有的类型都可以转为PyObject类型，单python用的是c语言，并没有继承机制，我们可以通过源码看它试如何实现的，我们先看PyObject源码

1 PyObject 源码

typedef struct _object {

_PyObject_HEAD_EXTRA

Py_ssize_t ob_refcnt;

struct _typeobject *ob_type;

} PyObject;

 

1-1 _PyObject_HEAD_EXTRA 源码

我们先看第一个成员是一个宏 _PyObject_HEAD_EXTRA，这个宏是如下定义

#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

 

通过代码我们可以看出，它根据环境给_PyObject_HEAD_EXTRA设置的值有可能是空的，或者是一个双向链表。通过编译代码我们知道，他在debug版本的python中是用的双向链表，而在release版本中是空。

1-2 Py_ssize_t ob_refcnt 引用计数

Py_ssize_t 类型在32位程序中就是int，在64位win程序中是__int64

引用计数的策略后面我们专门写文章分析

1-3 struct _typeobject *ob_type;

源码比较长，就不全部列出来，这个结构体中包含了一个PyObject对象的所有相关操作函数和属性，比如对象创建和销毁函数，print对象的序列化函数等，存储方式都是通过函数指针。所以每种python类型都会对各类操作函数指针做赋值设定。

其中的PyObject_VAR_HEAD宏内容如下

typedef struct {

PyObject ob_base;

Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */

} PyVarObject;

 

 

2 PyLongObject 整数对象

 

digit

struct _longobject {

PyObject_VAR_HEAD

digit ob_digit[1];

};

 

 

2-1 小数预处理

对于比较小的数（-5到257 ）直接返回初始化好的值，所以说大量的小整数时，不会新增额外的空间

do if (-NSMALLNEGINTS <= ival && ival < NSMALLPOSINTS) { \

return get_small_int((sdigit)ival); \

} while(0)

 

2-2 按照数字的发小分配空间，以unsigned short为单位

数字少于16位也就是2个字节的，用一个digit (unsigned short) 存放

数字少于32位也就是4个字节的，用两个个digit (unsigned short) 存放

2-3 大数处理

如果是超大数，就用多个字节存放，由于变量就是一个 unsigned long，先看一下源码：

对于不同的系统，大数能表示的范围不一致，因为数字采用的是unsigned long存放，在不同的系统大小不一致，可以见如下表

 

其中 windows 64位使用的是 LLP64所以 在window中python数字的最大值也就是4个字节，如果用它来存放64位指针的地址，就会丢失数据。

在linux（ubuntu16.04 64）使用的是LP64,，所以数字最大值就是8个字节。

 

相关视频可以观看

http://laoxiaketang.com/python.html