INT函数与对象剖析(下)
引言
根据前两章的分析，我们主要通过 type(int) == 'type'这个线索找到了int()函数调用的底层原理，本节我们将按照（中）的[3] Undefined 程序分支， 来继续讲解 int() 函数给一个对象的的ob_type的类型赋值。从而使得type(1) == 'int'成立。
继续回到PyInt_FromLong
if (free_list == NULL) {
if ((free_list = fill_free_list()) == NULL)
return NULL;
}
/* Inline PyObject_New */
v = free_list;
free_list = (PyIntObject *)Py_TYPE(v);
(void)PyObject_INIT(v, &PyInt_Type);
v->ob_ival = ival;
return (PyObject *) v;
关注(void)PyObject_INIT(v, &PyInt_Type);
PyObject_Init 这个宏就是将对象v的ob_type设置为 PyInt_Type->ob_type (也就是int)，从而完成对对象的类型更新。
这里的PyInt_Type是Python的一个重要的Type型对象，诸如PyString_Type,PyType_Type都有个相似的定义：
PyTypeObject PyInt_Type = {
PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
"int", //ob_tyoe
sizeof(PyIntObject),
0,
(destructor)int_dealloc, /* tp_dealloc */
(printfunc)int_print, /* tp_print */
0, /* tp_getattr */
0, /* tp_setattr */
(cmpfunc)int_compare, /* tp_compare */
(reprfunc)int_to_decimal_string, /* tp_repr */
&int_as_number, /* tp_as_number */
0, /* tp_as_sequence */
0, /* tp_as_mapping */
(hashfunc)int_hash, /* tp_hash */
0, /* tp_call */
(reprfunc)int_to_decimal_string, /* tp_str */
PyObject_GenericGetAttr, /* tp_getattro */
0, /* tp_setattro */
0, /* tp_as_buffer */
Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_CHECKTYPES |
Py_TPFLAGS_BASETYPE | Py_TPFLAGS_INT_SUBCLASS, /* tp_flags */
int_doc, /* tp_iternext */
....
int_methods, /* tp_methods */
0, /* tp_members */
int_getset, /* tp_init */
0, /* tp_alloc */
int_new, //上一章分析的int_new在这里 /* tp_new */
};
可以看到这是一个PyTypeObject结构体对象。
该C结构体定义如下：
typedef struct _typeobject {
PyObject_VAR_HEAD //包含了引用计数，对象的value值信息
const char *tp_name; /* For printing, in format "<module>.<name>" */
Py_ssize_t tp_basicsize, tp_itemsize; /* For allocation */
/* Methods to implement standard operations */
destructor tp_dealloc;
printfunc tp_print;
getattrfunc tp_getattr;
setattrfunc tp_setattr;
cmpfunc tp_compare;
reprfunc tp_repr;
/* Method suites for standard classes */
PyNumberMethods *tp_as_number;
PySequenceMethods *tp_as_sequence;
PyMappingMethods *tp_as_mapping;
/* More standard operations (here for binary compatibility) */
hashfunc tp_hash;
ternaryfunc tp_call;
reprfunc tp_str;
getattrofunc tp_getattro;
setattrofunc tp_setattro;
/* Functions to access object as input/output buffer */
PyBufferProcs *tp_as_buffer;
/* Flags to define presence of optional/expanded features */
long tp_flags;
const char *tp_doc; /* Documentation string */
/* call function for all accessible objects */
traverseproc tp_traverse;
/* delete references to contained objects */
inquiry tp_clear;
/* Assigned meaning in release 2.1 */
/* rich comparisons */
richcmpfunc tp_richcompare;
/* weak reference enabler */
Py_ssize_t tp_weaklistoffset;
/* Iterators */
getiterfunc tp_iter;
iternextfunc tp_iternext;
struct PyMethodDef *tp_methods;
struct PyMemberDef *tp_members;
struct PyGetSetDef *tp_getset;
struct _typeobject *tp_base;
PyObject *tp_dict;
descrgetfunc tp_descr_get;
descrsetfunc tp_descr_set;
Py_ssize_t tp_dictoffset;
initproc tp_init;
allocfunc tp_alloc;
newfunc tp_new;
...
} PyTypeObject;
可以直观的了解到，一个整数对象在对应的C struct中包含大量的元信息。
在这里仅仅只看/* tp_methods 和 int_as_number*/中的包含的方法,其余的请读者自行了解观读源码：
首先看看dir(int)，观察int对象的方法
[图片上传失败...(image-5d36a2-1549099402971)]
一些不常用的发放，其实就是int(type) 对象的原生方法,e.g. bit_length
这种通过 int.xx 访问的属性都 封装在 上述的 tp_methods中
[图片上传失败...(image-d818a2-1549099402971)]int_as_number封装大量的内置函数
结构体如下：
static PyNumberMethods int_as_number = {
(binaryfunc)int_add, /*nb_add*/
(binaryfunc)int_sub, /*nb_subtract*/
(binaryfunc)int_mul, /*nb_multiply*/
(binaryfunc)int_mod, /*nb_remainder*/
(binaryfunc)int_divmod, /*nb_divmod*/
....
(binaryfunc)int_div, /* nb_floor_divide */
...
(unaryfunc)int_int, /* nb_index */
};
举个🌰：
- int.divmod()
* 结果是元组，更精简
divmod(2,4) == (0,2)
divmod(1,5) == (0,1)
divmod(1,0) => ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
divmod(1,-5) == (-1,-4)
static PyObject *
int_divmod(PyIntObject *x, PyIntObject *y)
{
long xi, yi;
long d, m;
CONVERT_TO_LONG(x, xi);
CONVERT_TO_LONG(y, yi);
switch (i_divmod(xi, yi, &d, &m)) /*i_divmod 是enum体，其结果分为成功，除0失败，溢出三种*/{
case DIVMOD_OK:
return Py_BuildValue("(ll)", d, m);
case DIVMOD_OVERFLOW:
return PyLong_Type.tp_as_number->nb_divmod((PyObject *)x,(PyObject *)y);
default:
return NULL;
}
}
内置的 Py_BuildValue("(ll)"...)
支持的符号l为：
Convert a Python integer to a C long int.
更多详情请参考：Py_BuildValue
总结
本章不涉及到Python代码的编译生成字节码的过程，仅仅讨论从终端输入 int('11') 到输出 11 的过程， 对于Python虚拟机捕获 int 调用CALL_FUNCTION 的过程到 int 对象的内部结构，以及Python中的一切皆为对象有了很好的启示。下一章将继续介绍源码系列，敬请期待。
鸣谢作者，感谢阅读
©敬贤。 分享知识，便是分享快乐。
2018-06-14 00:51:25 星期四
