Python开发【源码剖析】 List对象

前言

　　本文探讨的Python版本为2.7.16，可从官网上下载，把压缩包Python-2.7.16.tgz解压到本地即可

　　需要基本C语言的知识（要看的懂）

PyListObject对象

PyListObject对象可以有效地支持对元素的插入、添加、删除等操作，在Python的列表中，无一例外地存放的都是PyObject*指针

[PyObject*,PyObject*,PyObject*]

很显然，PyListObject一定是一个变长对象，因为不同的list中存储的元素个数会是不同的。但是，和PyStringObject不同的是，PyListObject对象还支持插入删除等操作，可以在运行时动态地调整其所维护的内存和元素，所以，它还是一个可变对象。

首先看一下定义（文件Include/listobject.h）：

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    /* Vector of pointers to list elements.  list[0] is ob_item[0], etc. */
    PyObject **ob_item;

    /* ob_item contains space for 'allocated' elements.  The number
     * currently in use is ob_size.
     * Invariants:
     *     0 <= ob_size <= allocated
     *     len(list) == ob_size
     *     ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0
     * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations.
     *
     * Items must normally not be NULL, except during construction when
     * the list is not yet visible outside the function that builds it.
     */
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject; 

其中关于PyObject_VAR_HEAD宏定义如下

#define PyObject_VAR_HEAD               \
    PyObject_HEAD                       \
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */

#define PyObject_HEAD                   \
    _PyObject_HEAD_EXTRA                \
    Py_ssize_t ob_refcnt;               \
    struct _typeobject *ob_type;

上面代码可整理如下：

typedef struct {
    Py_ssize_t ob_refcnt;               \
    struct _typeobject *ob_type;
    Py_ssize_t ob_size;
    PyObject **ob_item;
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject; 

字段解释：

　　ob_refcnt字段用来表示引用计数；指针ob_type指向_typeobject结构体，表明对象的类型。

对应list对象而言，关键的是下面三个字段：

　　ob_size 表示列表在使用的空间数量，**ob_item指向元素列表所在内存块的首地址，allocated中则维护了当前列表中的可容纳的元素(PyObject*)的总数。

ob_size与allocated的区别：

　　在每一次需要申请内存的时候，PyListObject总会申请一大块内存，这时申请的总内存的大小记录在allocated中，而其中实际被使用了的内存的数量则记录在了ob_size中。假如有一个能容纳10个元素的PyListObject对象已经装入了5个元素，那对于这个PyListObject对象，其ob_size为5，而allocated则为10。

**ob_item为双重指针类型，指向了列表首地址，其中列表地址也是一个指针，真实数据存放于列表地址指向的内存地址当中，草图如下：

摘自：《Python源码剖析》 — 陈儒