读python源码--对象模型

　　学python的人都知道，python中一切皆是对象，如class生成的对象是对象，class本身也是对象，int是对象，str是对象，dict是对象...。所以，我很好奇，python是怎样实现这些对象的？带着这份好奇，我决定去看看python的源码，毕竟源码才是满足自己好奇心最直接的方法。

　　在object.h文件中，定义了两种数据结构PyObject和PyVarObject，代码如下：

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

 #define PyObject_VAR_HEAD       \
     PyObject_HEAD                       \
     Py_ssize_t ob_size;

 typedef struct _object {
     PyObject_HEAD
 } PyObject;

 typedef struct {
     PyObject_VAR_HEAD
 } PyVarObject;

　　这两种数据结构分别对应python的两种对象：固定长度对象和可变长度对象。python中的所有对象都属于这两种对象中的一种，如int，float是固定长度对象，list，str，dict是可变长度对象。从上面两种对象数据结构定义来看，可变长度对象和固定长度对象的头都是PyObject结构体，也就是说python中所有对象的开头都包含这个结构体，并且可以用PyObject *指针来访问任何对象，这种访问对象的方法在python的源码中随处可见。PyObject结构体包含两个成员，ob_refcnt和ob_type指针。ob_refcnt用来表示对象被引用的次数，当ob_refcnt == 0时，这个对象会被立即销毁；ob_type指针指向了一个_typeobject类型的结构体，表示对象所属的类型，也就是生成该对象的类型，这其实很类似于面向对象中类与实例的关系，PyObject是某个类的实例，ob_type表示这个类。但与面向对象不同的是，ob_type本身也是个对象，我们来看下_typeobject的定义：

 typedef struct _typeobject {
     PyObject_VAR_HEAD
     const char *tp_name; /*类型名 */
     Py_ssize_t tp_basicsize, tp_itemsize; /* 实例化对象的大小 */

     /* 标准方法 */

     destructor tp_dealloc;
     printfunc tp_print;
     getattrfunc tp_getattr;
     setattrfunc tp_setattr;
     cmpfunc tp_compare;
     reprfunc tp_repr;

     /* 标准类（数值类，列表类，dict类）方法*/

     PyNumberMethods *tp_as_number;
     PySequenceMethods *tp_as_sequence;
     PyMappingMethods *tp_as_mapping;

     /* 其它标准方法*/

     hashfunc tp_hash;
     ternaryfunc tp_call;
     reprfunc tp_str;
     getattrofunc tp_getattro;
     setattrofunc tp_setattro;
     ...
 } PyTypeObject;

　　从上面定义来看，_typeobject的开头也包含了PyObject结构体，所以它也是一个对象，既然它也是一个对象，那么按照面向对象的理解，它又是谁来生成的呢？答案是所有PyTypeObject对象都是通过PyType_Type来生成的，包括PyType_Type本身，因为PyType_Type也是PyTypeObject对象，有点绕。PyType_Type的定义是通过将PyType_Type声明为全局静态变量实现的，具体如下：

 PyTypeObject PyType_Type = {
     PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, )
     "type",                                     /* tp_name */
     sizeof(PyHeapTypeObject),                   /* tp_basicsize */
     sizeof(PyMemberDef),                        /* tp_itemsize */
     (destructor)type_dealloc,                   /* tp_dealloc */
     ,                                          /* tp_print */
     ,                                          /* tp_getattr */
     ,                                          /* tp_setattr */
     ,                                  /* tp_compare */
     (reprfunc)type_repr,                        /* tp_repr */
     ,                                          /* tp_as_number */
     ,                                          /* tp_as_sequence */
     ,                                          /* tp_as_mapping */
     (hashfunc)_Py_HashPointer,                  /* tp_hash */
     (ternaryfunc)type_call,                     /* tp_call */
     ,                                          /* tp_str */
     (getattrofunc)type_getattro,                /* tp_getattro */
     (setattrofunc)type_setattro,                /* tp_setattro */
     ,                                          /* tp_as_buffer */
     ...
 }

　　从PyType_Type定义来看，ob_type被初始化为它自己的地址，所以PyType_Type的类型就是自己。从python源码实现来看，所有PyTypeObject的ob_type都会指向PyType_Type对象，所以PyType_Type是所有类型的类型，称之为元类。python中定义了很多内建的类型对象，如PyInt_Type （int类型），PyStr_Type （str类型），PyDict_Type（dict类型） 类型对象，下面看下PyInt_Type类型的定义：

 PyTypeObject PyInt_Type = {
     PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, )
     "int",
     sizeof(PyIntObject),
     ,
     (destructor)int_dealloc,                    /* tp_dealloc */
     (printfunc)int_print,                       /* tp_print */
     ,                                          /* tp_getattr */
     ,                                          /* tp_setattr */
     (cmpfunc)int_compare,                       /* tp_compare */
     (reprfunc)int_to_decimal_string,            /* tp_repr */
     &int_as_number,                             /* tp_as_number */
     ,                                          /* tp_as_sequence */
     ,                                          /* tp_as_mapping */
     (hashfunc)int_hash,                         /* tp_hash */
     ,                                          /* tp_call */
     ...
 };

　　从PyInt_Type定义来看，它主要包含了int数据类型相关的方法。PyInt_Type 类型对象的初始化和PyType_Type 类型类似，PyInt_Type类型的定义也是通过全局静态变量的方式实现的，除了PyInt_Type了下，所有python内建类型都是以这种方式定义的。这些类型产生的对象都会共享这些类型对象，包括这些类型定义的方法。

　　在python中，怎样查看对象的类型呢？有两种方法，一种是直接type：

 >>> x =
 >>> type(x)
 <type 'int'>

　　另一种是通过对象的__class__属性：

 >>> x =
 >>> type(x)
 <type 'int'>
 >>> x.__class__
 <type 'int'>

　　现在来看看int，str，dict这些类型的类型：

 <type 'int'>
 >>> type(int)
 <type 'type'>
 >>> type(str)
 <type 'type'>
 >>> type(dict)
 <type 'type'>
 >>> type(type)
 <type 'type'>

　　从这个输出来看，int，str，dict这些类型的类型都是type，这也印证了前面说的，所有类型都是通过元类type生成的。