[Python源码学习]之整数类型PyIntObject
来源:互联网 发布:网络诈骗包括哪些 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 21:50
在Python2中,有 PyIntObject 和 PyLongObject 两种整数类型,在Python3中,前者并入后者。本文是Python2 相关的内容。
PyIntObject
整数对象定义在头文件 Include/intobject.h 中,它表示一个(长)整数,且是一个不可变(immutable)对象。
typedef struct { PyObject_HEAD long ob_ival;} PyIntObject;
和PyObject相比,它只多了一个 ob_ival 成员,用来封装C中的long类型。
PyIntObject 的类型值是: PyInt_Type,定义在 Objects/intobject.c 中
PyInt_Type
定义在 Objects/intobject.cpp 中,且在 Include/intobject.h 中用 extern 进行声明。
- Include/intobject.h
PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyInt_Type;
- 注:PyAPI_DATA是一个宏,定义在 Include/pyport.h 中,用来隐藏动态库时平台的差异,片段如下:
...#define PyAPI_FUNC(RTYPE) __declspec(dllexport) RTYPE#define PyAPI_DATA(RTYPE) extern __declspec(dllexport) RTYPE...
- Objects/intobject.c
PyTypeObject PyInt_Type = { PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0) "int", sizeof(PyIntObject),... (cmpfunc)int_compare, /* tp_compare */ (reprfunc)int_to_decimal_string, /* tp_repr */ &int_as_number, /* tp_as_number */... (reprfunc)int_to_decimal_string, /* tp_str */... Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_CHECKTYPES | Py_TPFLAGS_BASETYPE | Py_TPFLAGS_INT_SUBCLASS, /* tp_flags */ int_doc, /* tp_doc */... int_new, /* tp_new */ (freefunc)int_free, /* tp_free */};
宏 PyVarObject_HEAD_INIT 定义在 Include/object.h 中,用来初始化PyVarObject的3个成员(引用计数始终初始化为1)
PyNumberMethods
&int_as_number 是指向结构体PyNumberMethods实例的指针,该结构体的成员是函数指针:
static PyNumberMethods int_as_number = { (binaryfunc)int_add, /*nb_add*/ (binaryfunc)int_sub, /*nb_subtract*/ (binaryfunc)int_mul, /*nb_multiply*/ (binaryfunc)int_classic_div, /*nb_divide*/ (binaryfunc)int_mod, /*nb_remainder*/ (binaryfunc)int_divmod, /*nb_divmod*/ (ternaryfunc)int_pow, /*nb_power*/ (unaryfunc)int_neg, /*nb_negative*/...
这些函数实现了整数的四则运算等操作。比如加法
static PyObject *int_add(PyIntObject *v, PyIntObject *w){ register long a, b, x; CONVERT_TO_LONG(v, a); CONVERT_TO_LONG(w, b); /* casts in the line below avoid undefined behaviour on overflow */ x = (long)((unsigned long)a + b); if ((x^a) >= 0 || (x^b) >= 0) return PyInt_FromLong(x); return PyLong_Type.tp_as_number->nb_add((PyObject *)v, (PyObject *)w);}
返回结果是通过 PyInt_FromLong 创建的新对象。如果溢出的话,则调用PyLong_Type的加法函数。
创建
为了提高效率,某个范围内的小整数进行了缓存(是该称作缓存么?)。
小整数
缓存在一个静态的 small_ints 的数组中:
需要缓存的数据范围由两个宏进行指定(所以修改的话需要重新编译python)
#define NSMALLPOSINTS 257#define NSMALLNEGINTS 5/* References to small integers are saved in this array so that they can be shared. The integers that are saved are those in the range -NSMALLNEGINTS (inclusive) to NSMALLPOSINTS (not inclusive).*/static PyIntObject *small_ints[NSMALLNEGINTS + NSMALLPOSINTS];
大整数
大整数存放在PyIntBlock的一个单向链表中,每一个PyIntBlock项中可以存放若干个(N_INTOBJECTS)整数。
/* block_list is a singly-linked list of all PyIntBlocks ever allocated, linked via their next members. PyIntBlocks are never returned to the system before shutdown (PyInt_Fini). free_list is a singly-linked list of available PyIntObjects, linked via abuse of their ob_type members.*/#define BLOCK_SIZE 1000 /* 1K less typical malloc overhead */#define BHEAD_SIZE 8 /* Enough for a 64-bit pointer */#define N_INTOBJECTS ((BLOCK_SIZE - BHEAD_SIZE) / sizeof(PyIntObject))struct _intblock { struct _intblock *next; PyIntObject objects[N_INTOBJECTS];};typedef struct _intblock PyIntBlock;static PyIntBlock *block_list = NULL;static PyIntObject *free_list = NULL;
此处两个静态的指针,block_list 和 free_list 分别指向整数块(IntBlock)链表和空闲空间(IntObject)链表的头部。
有问题是不?PyIntBlock很容易看出是一个链表的节点,可是PyIntObject如何能是链表的节点呢?
它只有3个成员:
Py_ssize_t ob_refcnt;struct _typeobject *ob_type;long ob_ival;
哦,原来它使用的 ob_type 来存放下一个节点指针!!
这样以来,当新建整数时,首先判断是否是小整数,是的话,直接使用缓存中的小整数,反之,看看整数块有没有空闲的空间,有则使用,无则申请新的整数块。
PyObject *PyInt_FromLong(long ival){ register PyIntObject *v;#if NSMALLNEGINTS + NSMALLPOSINTS > 0 if (-NSMALLNEGINTS <= ival && ival < NSMALLPOSINTS) { v = small_ints[ival + NSMALLNEGINTS]; Py_INCREF(v);#ifdef COUNT_ALLOCS if (ival >= 0) quick_int_allocs++; else quick_neg_int_allocs++;#endif return (PyObject *) v; }#endif 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); PyObject_INIT(v, &PyInt_Type); v->ob_ival = ival; return (PyObject *) v;}
PyInt_From*
整数的创建:
从C的整数类型创建Python的整数对象
从字符串创建Python的整数对象
PyObject * PyInt_FromLong(long ival)PyObject * PyInt_FromSize_t(size_t ival)PyObject * PyInt_FromSsize_t(Py_ssize_t ival)PyObject * PyInt_FromString(char *s, char **pend, int base)PyObject * PyInt_FromUnicode(Py_UNICODE *s, Py_ssize_t length, int base)
参考
http://docs.python.org/c-api/number.html
- Python源码剖析,陈儒
- [Python源码学习]之整数类型PyIntObject
- Python源码--整数对象(PyIntObject)的内存池
- [笔记]Python的整数对象:PyIntObject
- Python内部机制-PyIntObject对象
- Python源码学习笔记 2 整数对象
- 反汇编学习之整数类型
- Java学习之整数类型最大值最小值
- redis源码学习之整数集合
- 《Python 源码阅读》之 类型Type
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- [Python源码学习]之数据类型
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