[Python源码剖析] Python对象初探
在Python的世界里，一切都是对象。面向对象概念中的实例是对象，类也是对象。特别地，像Python中的int，string，dict等则称为内建类型对象。当然，我们也可以自定义对象。
Python中的对象在C级别就是一块内存而已，而且通常不能被静态初始化，也不能在栈上生存，唯一的例外就是类型对象。而当一个对象被创建之后，它在内存中的大小就不变了，所以像list等可变长的对象都需要在其内部包含一个指针变量。
所有对象的基石是PyObject结构体，而其中主要就是宏PyObject_HEAD，里面主要是两个字段
int ob_refcnt; // 引用记数 struct _typeobject *ob_type; // 类型对象的指针
实际上，所有的对象的内存排布上都必须以PyObject_HEAD开头，然后才是具体类型相关的变量（或者说是扩展），比如PyIntObject的扩展变量是long ob_ival。这样的目的就是用一个PyObject*指针就可以引用任意一个对象。
对应于变长对象，还有一个PyVarObject结构体，其主要的内容是宏PyObject_VAR_HEAD开头，其相对于PyObject_HEAD就是多出一个变量int ob_size，即变长对象中的item数量。
后面来说类型对象，正如前面所述，它就是面向对象概念中的“类”。类型对象以PyTypeObject结构体来定义，它以PyObject_VAR_HEAD开头，后面包括类型的名称，与分配空间大小有关的变量，该类型可以支持的各种函数集合的指针等。具体的一个类型，比如PyInt_Type就是PyTypeObject结构体的一个实例而已。
对象的创建有两种途径：范型API，称为AOL;与类型相关的API，称为COL。不多说了。
PyIntObject被创建的过程：实际上Python中的int对应于PyInt_Type，而其父类object的类型对象则是PyBaseObject_Type。首先，PyInt_Type中的tp_new会被调用，如果为空的话，会向上找其父类，即PyBaseObject_Type的tp_new来申请内存，申请过程会用到PyInt_Type中的tp_basicsize等信息。申请内存完成后，继而会调用PyInt_Type中的tp_init来做初始化。对应到C++中，tp_new就是new操作符，而tp_init则可视为构造函数。
对象被创建后，其行为其实大多是由其类型对象中所定义的各种函数集决定的，例如，在PyTypeObject中有tp_as_number, tp_as_sequence, tp_as_mapping三个函数族，分别对应于对象被用作数字，序列和映射时该如何表现。例如，重写一个__getitem__函数实际就相当于指定了PyTypeObject中tp_as_mapping.mp_subscript操作。
一个有趣的现象是PyTypeObject也是以PyObject_VAR_HEAD开头的，所以它也需要指定一个类型对象作为它的对象，亦即“类型的类型”，这就是PyType_Type，它也被称为metaclass。
Python对象的多态性是通过其类型对象指针ob_type动态决定的，例如object->ob_type->tp_print(object)。
PyObject中的都会一个引用计数，即ob_refcnt变量。C源码中主要是通过Py_INCREF和Py_DECREF两个宏来增加和减少一个对象的引用计数的。当引用计数变为0时，Py_DECRF会调用该对象的析构函数来尝试释放其占有的内存(tp_dealloc)。当然，类型对象是超越引用计数规则的，它永远不会被析构。而即使一个对象调用了析构函数，也不一定会释放内存，因为Python大量使用了内存对象池技术，避免反复对OS申请内存而造成性能问题。
2023年2月12日 16:05
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2023年8月11日 19:46
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