Python进阶学习笔记(一)对象

1.对象模型

在面向对象理论中类和对象是不同的概念,而在python中类也是对象,叫做类型对象。

所以python中的类,实例对象,类型都是对象。

元类型:

在python中实例对象的类型为对应类型的对象,而类型的对象为type对象,如下代码:

from Test2 import  Test2
if __name__ == '__main__':
    s = "abc"
    extent=Test2() #Test2的实例化对象
    print(type(s),type(str),type(type))
    print(type(extent),type(Test2))
class Test2:
    print("test")

输出结果

<class 'str'> <class 'type'> <class 'type'>

<class 'Test2.Test2'> <class 'type'>

type对象是所有对象的元类型,包括它自己的元类型也是,如图,不同类型对象的类型都指向元类型:

object类型

object类型是所有类型的基类型,也就是任何一个类都默认继承object类,除了他自己。这是因为继承必须有一个终点。

如下代码:

from Test2 import  Test2
if __name__ == '__main__':
    s = "abc"
    extent=Test2() #Test2的实例化对象
    print(issubclass(Test2,object))
    print(issubclass(str, object))
    print(issubclass(type, object))

对象的引用

在python中变量只是一个名字,保存指向实际对象的指针。

不可变对像

当对不可变对象进行修改时,由于不可变对象在对象创建后的整个生命周期,其值都不可进行修改

当进行修改操作时会将会以新数值创建一个新对象,变量的指针指向新对象

输出结果

也就是说当对不可变变量对象修改时,仅仅只会改变该变量的指针,使之指向新的对象,而其他指向旧对象的变量指针不会fa。

可变对象

变量修改操作可以对原对象进行修改

如图对列表的添加操作

列表对象内部维护了一个动态数组,存储元素对象的指针,当进行增减时修改对应元素指针即可

变长对象与定长对象

对象预分配的空间大小是否固定

常见的变长对象如:整型,字符串,列表

定长对象如:浮点对象

2.对象在python内部的存在形式

python由c语言构成,对象在python中是由结构体实现的

PyObject ,对象的基石

除结构体之外第一行为宏定义,第二行为引用计数,第三行为类型指针。

引用计数实现垃圾回收,类型指针指向对象的的类型对象,类型对象描述实例对象的数据及行为。

PyVarObject,变长对象

在PyObject的基础上添加上ob_size,用于记录元素的个数

头文件准备了两个宏定义,方便其他对象的使用

#define PyObject_HEAD PyObject ob_base;

#define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base;

例如浮点对象,通过PyObject的宏+双精度浮点数double来实现

列表对象,PyValObject的宏+动态数组来实现

其中allocated用来记录列表的总容量,ob_item,指向动态数组的指针

初始化头部的宏定义

PyObject_HEAD_INIT对定长对象的初始化,将应用计数设为1并将对象类型设置为给定类型,其中

PyVarObject_HEAD_INITPyObject_HEAD_INIT的基础上进一步设置长度字段

PyTyepObject,类型的基石

之前对象的结构已有引用次数,类型指针,以及变长对象的元素个数,但是缺少了对象的存储空间

以及此对象支持的操作。
其实上述联系通过ob_type参数来进行联系,它是类型指针,指向一个类型对象,其中的关键部分:

部分参数说明:

  • 类型名称 ,即 tp_name 字段;
  • 创建实例对象时所需的 内存信息 ,即 tp_basicsizetp_itemsize 字段;
  • 该类型支持的相关 操作信息 ,即 tp_printtp_getattr 等函数指针;

图解

由于类型对象全局唯一,可以将类型对象定义成全局变量,如PyFloatObject对应的全局变量中叫做PyFloat_Type

PyType_Type,类型的类型

在之前了解到引用对象的类型为对应的类型对象,就如上述的PyTypeObject,记录了Float类型的内存大小及支持的操作,它与PyFloat通过ob_type 进行关联。

类型对象也是有类型的,那么它也是应该通过ob_type关联的对象记录type类型的内存大小及支持的操作。如图所示:

参考资料:Python 源码深度剖析-慕课专栏 (imooc.com)

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