Python對象體系深入分析
本文較為詳細的分析了了Python的對象體系。分享給大家供大家參考。具體如下：
Guido用C語言創(chuàng)造了Python,在Python的世界中一切皆為對象.
一.C視角中的Python對象
讓我們一起追溯到源頭,Python由C語言實現(xiàn),且向外提供了C的API http://docs.python.org/c-api/index.html .
我們思考問題的時候,可能對于對象這種東西很容易理解,而計算機能理解的只有0,1序列這樣的字節(jié)序列,從根本上講，我們所說的計算機語言中的對象只是在內(nèi)存中的一塊內(nèi)存空間里的0，1序列而已,這些連續(xù)或者非連續(xù)的內(nèi)存空間在更高層次上可以看作是一個整體.在Python中,我們所提到的一般的對象都是C中的結(jié)構(gòu)體在堆Heap上申請的一塊內(nèi)存空間.
為了能夠用C語言實現(xiàn)Python的面向?qū)ο蟮臋C制,需要定義一些結(jié)構(gòu)體，能夠操作那些對象的內(nèi)存空間。
1.PyObject&PyVarObject
所有的Python對象都有一些共同的東西,我們將其高度抽象成一個結(jié)構(gòu)體PyObject
PyObject_HEAD
} PyObject;
//其實PyObject_HEAD這個宏在發(fā)行版本中的為
int ob_refcnt;
struct _typeobject *ob_type;
ob_refcnt,就是對象引用計數(shù),它的存在是為了實現(xiàn)了Python的基于引用技術(shù)的垃圾回收機制.
還有一個是指向一個類型對象結(jié)構(gòu)體的指針,用以代表該對象的類型.
在C語言的實現(xiàn)的時候,還有一個結(jié)構(gòu)體擴展于PyObject
那便是PyVarObject,其內(nèi)容為PyObject_VAR_HEAD這個宏，它比PyObject多了一個ob_size,用來表示變長對象的長度,詳情見http://docs.python.org/c-api/structures.html
還有一點請大家不要搞混,這里的PyObject和PyVarObject和Python世界中的真實對象沒有對應(yīng)關(guān)系,這兩個只是Python對象全體在C語言表示中的一種抽象.也就是說在C語言中,只要是一個Python對象結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù),那么其內(nèi)存的開始部分都會有上面結(jié)構(gòu)體的幾個變量,所以一個PyObject的指針便可以指向所有的C語言中的表示Python對象的結(jié)構(gòu)體,這樣在C語言的實現(xiàn)中,我們便可以通過這個統(tǒng)一的指針操作所有的內(nèi)置的Python對象結(jié)構(gòu)體了.
2.PyTypeObject
剛剛還有一個東西沒有講,那便是_typeobject(PyTypeObject)這個結(jié)構(gòu)體,它是Python中所有類型對象的抽象,這樣我們在C語言的層次里對于所有的類型對象結(jié)構(gòu)體都可以通過PyTypeObject的指針來調(diào)用
//注意開始部分為PyObject_VAR_HEAD
PyObject_VAR_HEAD
char *tp_name; /* For printing, in format
"<module>.<name>" */
int tp_basicsize, tp_itemsize; /* For allocation */
/* Methods to implement standard operations */
destructor tp_dealloc;
printfunc tp_print;
……
/* More standard operations (here for
binary compatibility) */
hashfunc tp_hash;
ternaryfunc tp_call;
……
} PyTypeObject;
3.Python內(nèi)置對象和C結(jié)構(gòu)體的對應(yīng)
現(xiàn)在Python面向?qū)ο髾C制的對象和類型的抽象都已經(jīng)說過了,接下來我們來看下在python中真實存在的對象在C語言實現(xiàn)的時候是怎么樣的呢?
首先需要談的是那些Python的內(nèi)置對象，這些都是C語言定義了的，當Python環(huán)境初始化后，這些對象便創(chuàng)建好了。
PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyBaseObject_Type; /* built-in 'object' */
object對象在Python中是一個比較基礎(chǔ)的對象,它在C語言中對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體是PyBaseObject_Type,從C語言中的這個命名我們可以大概知道這個類是一個類型對象.
還有就是Python中的<type 'type'>在C語言中對應(yīng)著PyType_Type
PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)
0, /* ob_size */
"type", /* tp_name */
sizeof(PyHeapTypeObject), /* tp_basicsize */
sizeof(PyMemberDef), /* tp_itemsize */
……
};
我們再看看比較具體的整數(shù)
一個整數(shù)instance在C語言中的表示的結(jié)構(gòu)體是PyIntObject
PyObject_HEAD
long ob_ival;
} PyIntObject;
也就是說通過這樣的結(jié)構(gòu)體我們就可以在C語言的的運行時中指向Python的整數(shù)對象.
那么相應(yīng)的我們Python的整數(shù)類型對象為
PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)
0,
"int",
sizeof(PyIntObject),
……
};
4.自定義對象
當我們創(chuàng)建一個Python對象的時候,最終都是通過Python的底層來做的,
當我們通過Python語言定義了自己的一個class A之后,Python首先根據(jù)你寫的代碼創(chuàng)建了一個A這樣的class對象（類對象）,然后當你需要創(chuàng)建A的實例的時候,其實在Python的底層都是通過A這個Class對象進行創(chuàng)建的。
二.Python視角中的對象體系
在單純的Python的世界中,一切都是對象.這些對象可以分為三類,
metaclasses,classes,instance
其中classes又可以分為內(nèi)置的type和用戶自定義的class
下面我們通過一張圖片來作詳細的說明
注：
其中C的定義的方式如下(python 中繼承于某類直接寫在類名后面的括號中):
......
其中實線表示 is-kind-of 的關(guān)系 ,虛線表示is-instance-of的關(guān)系.
查看當前classes對象(instances對象沒有__bases__屬性)的基類的時候,可以用過classes_name.__bases__進行查看,其值為一個Tuple元組(Python支持多繼承).
查看當前對象的類型的方法是object_name.__class__
我們可以通過一些測試來證實上面的圖:
type為所有類的類。
希望本文所述對大家的Python程序設(shè)計有所幫助。
相關(guān)文章
淺談Python中(&，|)和(and，or)之間的區(qū)別
這篇文章主要介紹了淺談Python中(&，|)和(and，or)之間的區(qū)別,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧2019-08-08
這篇文章主要介紹了解決reload(sys)后print失效的問題，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2020-04-04
Python+OpenCV實現(xiàn)基本的圖像處理操作
說到圖像處理，那必然要提到opencv模塊了。本文將從最基本的opencv模塊在圖像的基本操作上說起，利用Python+OpenCV實現(xiàn)圖像的讀取保存等，感興趣的可以了解一下2022-07-07
關(guān)于sklearn中模塊包導入報錯的通用解決方法
這篇文章主要介紹了關(guān)于sklearn中模塊包導入報錯的通用解決方法，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2023-06-06
這篇文章主要介紹了python的re正則表達式，分享了一則re模塊實現(xiàn)的正則表達式實例代碼，小編覺得還是挺不錯的，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下2018-01-01
這篇文章主要介紹了Dialog 按照順序彈窗的寫法及示例，給大家介紹了DrawType的使用方式，需要的朋友可以參考下2021-09-09
很多人在一開始學習Python，會打算用作爬蟲開發(fā)。既然要做爬蟲，首先就要抓取網(wǎng)頁，并且從網(wǎng)頁中提取出超鏈接地址。這篇文章給大家分享一個簡單的方法，有需要的可以參考借鑒。2016-09-09
使用Python批量處理Excel文件并轉(zhuǎn)為csv文件示例
這篇文章主要介紹了使用Python批量處理Excel文件并轉(zhuǎn)為csv文件示例,文中通過代碼示例給大家介紹非常詳細,對大家的學習或工作有一定的幫助,需要的朋友可以參考下2023-12-12
Python調(diào)整圖像hue值結(jié)合ImageEnhance庫以實現(xiàn)色調(diào)增強
這篇文章主要介紹了Python調(diào)整圖像hue值結(jié)合ImageEnhance庫以實現(xiàn)色調(diào)增強,PIL庫中的ImageEnhance類可用于圖像增強,可以調(diào)節(jié)圖像的亮度、對比度、色度和銳度,通過RGB到HSV的變換加調(diào)整可以對圖像的色調(diào)進行調(diào)整,需要的朋友可以參考下2023-09-09
使用Python實現(xiàn)MP4轉(zhuǎn)GIF
在日常生活中,我們經(jīng)常會遇到需要將 MP4 文件轉(zhuǎn)換為 GIF 文件的需求,本文將介紹一種使用 Python 實現(xiàn) MP4 轉(zhuǎn) GIF 程序的方法,這種方法簡單易學,而且完全免費,需要的可以參考下2023-12-12