python3 整数类型PyLongOb

发布时间：2019-09-26 07:23:24编辑：auto阅读（1958）

    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
    python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析
    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;

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    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
    python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析

    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;
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    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;
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    2 PyLongObject 整数对象

    digit
    struct _longobject {
    PyObject_VAR_HEAD
    digit ob_digit[1];
    };
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    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)

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    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
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    数字少于32位也就是4个字节的，用两个个digit (unsigned short) 存放
    python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析
    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：
    python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析
    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
    python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析

    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
    python3 整数类型PyLongObject 和PyObject源码分析
    http://edu.51cto.com/course/15278.html

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