Python 整數(shù)對(duì)象

整數(shù)對(duì)象 PyIntObject

PyIntObject 是一個(gè)值不可變對(duì)象

定義

typedef struct {
    PyObject_HEAD
    long ob_ival;
} PyIntObject;

相應(yīng)的與整數(shù)類型相對(duì)應(yīng)的類型對(duì)象為PyInt_Type

PyTypeObject PyInt_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "int",
    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_doc */
    0,                                          /* tp_traverse */
    0,                                          /* tp_clear */
    0,                                          /* tp_richcompare */
    0,                                          /* tp_weaklistoffset */
    0,                                          /* tp_iter */
    0,                                          /* tp_iternext */
    int_methods,                                /* tp_methods */
    0,                                          /* tp_members */
    int_getset,                                 /* tp_getset */
    0,                                          /* tp_base */
    0,                                          /* tp_dict */
    0,                                          /* tp_descr_get */
    0,                                          /* tp_descr_set */
    0,                                          /* tp_dictoffset */
    0,                                          /* tp_init */
    0,                                          /* tp_alloc */
    int_new,                                    /* tp_new */
};
Attribute Operation
int_dealloc PyIntObject 對(duì)象的析構(gòu)操作
int_free 對(duì)象的釋放操作
int_repr 轉(zhuǎn)化為PyStringObject對(duì)象
int_hash 獲得hash值
int_print 打印
int_compare 比較
int_as_number 數(shù)值操作集合
int_methods 成員函數(shù)集合

其中含義

Attribute Operation
int_dealloc PyIntObject 對(duì)象的析構(gòu)操作
int_free 對(duì)象的釋放操作
int_repr 轉(zhuǎn)化為PyStringObject對(duì)象
int_hash 獲得hash值
int_print 打印
int_compare 比較
int_as_number 數(shù)值操作集合
int_methods 成員函數(shù)集合

創(chuàng)建與維護(hù)

創(chuàng)建

在python的內(nèi)部,python為這些內(nèi)建的對(duì)象提供了特定的C API

創(chuàng)建一個(gè)PyIntObject 可以由下面三種方式:

    PyObject *PyInt_FromLong(long ival)
    PyObject* PyInt_FromString(char *s, char **pend, int base)
#ifdef Py_USING_UNICODE
    PyObject*PyInt_FromUnicode(Py_UNICODE *s, int length, int base)
#endif

小整數(shù)

由于整數(shù)在程序中非常頻繁的使用,尤其是小整數(shù)场航,那么為了確保效率渠牲,便不可能頻繁的申請(qǐng)新內(nèi)存來創(chuàng)建整數(shù)對(duì)象辖众,不斷的釋放就內(nèi)存昏鹃。因此外冀,為提高效率,python對(duì)小整數(shù)使用了內(nèi)存池技術(shù)媳溺。

[intobject.c]
#ifndef NSMALLPOSINTS
    #define NSMALLPOSINTS           257
#endif
#ifndef NSMALLNEGINTS
    #define NSMALLNEGINTS           5
#endif
#if NSMALLNEGINTS + NSMALLPOSINTS > 0
/* 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];
#endif

(可以通過以上源碼的方式來修改小整數(shù)的范圍)
在上面代碼中還定義了small_ints來作為小整數(shù)的對(duì)象池

大整數(shù)

對(duì)于大整數(shù)月幌,python運(yùn)行環(huán)境提供了一塊內(nèi)存,來給這些大整數(shù)輪流使用

[intobject.c]
#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;

(上述代碼顯示了python通過單鏈表的方式來維護(hù)這塊內(nèi)存)

添加和刪除

  • 添加悬蔽,創(chuàng)建PyIntObject對(duì)象
[intobject.c]
PyObject *
PyInt_FromLong(long ival)
{
    register PyIntObject *v;
    // 小整數(shù)池是否被激活
#if NSMALLNEGINTS + NSMALLPOSINTS > 0  
    // 判斷是否在小整數(shù)池的范圍內(nèi)
    if (-NSMALLNEGINTS <= ival && ival < NSMALLPOSINTS) {
        // 獲得相應(yīng)值的小整數(shù)對(duì)象
        v = small_ints[ival + NSMALLNEGINTS];
        // 引用計(jì)數(shù)加一
        Py_INCREF(v);
#ifdef COUNT_ALLOCS
        if (ival >= 0)
            quick_int_allocs++;
        else
            quick_neg_int_allocs++;
#endif
        return (PyObject *) v;
    }
#endif
    //為通用整數(shù)對(duì)象池申請(qǐng)新內(nèi)存空間
    //第一次運(yùn)行時(shí)free_list為NULL,(已用完扯躺,也會(huì)為NULL)
    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;
}

關(guān)于內(nèi)存池的分配fill_free_list

[intobject.c]
static PyIntObject *
fill_free_list(void)
{
    PyIntObject *p, *q;
    /* Python's object allocator isn't appropriate for large blocks. */
    p = (PyIntObject *) PyMem_MALLOC(sizeof(PyIntBlock));
    if (p == NULL)
        return (PyIntObject *) PyErr_NoMemory();
    ((PyIntBlock *)p)->next = block_list;
    block_list = (PyIntBlock *)p;
    /* Link the int objects together, from rear to front, then return
       the address of the last int object in the block. */
    p = &((PyIntBlock *)p)->objects[0];
    q = p + N_INTOBJECTS;
    //連接為鏈表
    while (--q > p)
        Py_TYPE(q) = (struct _typeobject *)(q-1);
    Py_TYPE(q) = NULL;
    return p + N_INTOBJECTS - 1;
}

(注意,這里使用了PyObject中的ob_type指針作為連接指針)

連接為鏈表
  • 刪除蝎困,釋放PyIntObject對(duì)象
[intobject.c]
static void
int_dealloc(PyIntObject *v)
{
    //檢查對(duì)象是否是PyIntObject(避免對(duì)其派生類進(jìn)行內(nèi)存操作)
    if (PyInt_CheckExact(v)) {
        //是PyIntObject類型
        Py_TYPE(v) = (struct _typeobject *)free_list;
        free_list = v;
    }
    else
        //不是PyIntObject類型录语,是其派生類
        Py_TYPE(v)->tp_free((PyObject *)v);
}

(在釋放時(shí),將釋放掉的對(duì)象內(nèi)存加到了free_list鏈表禾乘,以備生成時(shí)重復(fù)使用)

  • 小整數(shù)對(duì)象池的初始化
[intobject.c]
int
_PyInt_Init(void)
{
    PyIntObject *v;
    int ival;
    // 小整數(shù)池是否被激活
#if NSMALLNEGINTS + NSMALLPOSINTS > 0
    for (ival = -NSMALLNEGINTS; ival < NSMALLPOSINTS; ival++) {
        if (!free_list && (free_list = fill_free_list()) == NULL)
            return 0;
        /* PyObject_New is inlined */
        v = free_list;
        free_list = (PyIntObject *)Py_TYPE(v);
        (void)PyObject_INIT(v, &PyInt_Type);
        v->ob_ival = ival;
        small_ints[ival + NSMALLNEGINTS] = v;
    }
#endif
    return 1;
}

(上述代碼顯示澎埠,其實(shí)小整數(shù)內(nèi)存池也是通過block_list來管理的)

參考

《Python 源碼剖析》

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市始藕,隨后出現(xiàn)的幾起案子蒲稳,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖伍派,帶你破解...
    沈念sama閱讀 222,252評(píng)論 6 516
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件江耀,死亡現(xiàn)場離奇詭異,居然都是意外死亡拙已,警方通過查閱死者的電腦和手機(jī)决记,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 94,886評(píng)論 3 399
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門摧冀,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來倍踪,“玉大人,你說我怎么就攤上這事索昂〗ǔ担” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 168,814評(píng)論 0 361
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵椒惨,是天一觀的道長缤至。 經(jīng)常有香客問我,道長康谆,這世上最難降的妖魔是什么领斥? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 59,869評(píng)論 1 299
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮沃暗,結(jié)果婚禮上月洛,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己孽锥,他們只是感情好嚼黔,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 68,888評(píng)論 6 398
  • 文/花漫 我一把揭開白布细层。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般唬涧。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪疫赎。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開封第一講書人閱讀 52,475評(píng)論 1 312
  • 那天碎节,我揣著相機(jī)與錄音捧搞,去河邊找鬼。 笑死狮荔,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛实牡,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播轴合,決...
    沈念sama閱讀 41,010評(píng)論 3 422
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼创坞,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了受葛?” 一聲冷哼從身側(cè)響起题涨,我...
    開封第一講書人閱讀 39,924評(píng)論 0 277
  • 序言:老撾萬榮一對(duì)情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎总滩,沒想到半個(gè)月后纲堵,有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 46,469評(píng)論 1 319
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡闰渔,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 38,552評(píng)論 3 342
  • 正文 我和宋清朗相戀三年席函,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片冈涧。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 40,680評(píng)論 1 353
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡茂附,死狀恐怖,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出督弓,到底是詐尸還是另有隱情营曼,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 36,362評(píng)論 5 351
  • 正文 年R本政府宣布愚隧,位于F島的核電站蒂阱,受9級(jí)特大地震影響,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏狂塘。R本人自食惡果不足惜录煤,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 42,037評(píng)論 3 335
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望荞胡。 院中可真熱鬧妈踊,春花似錦、人聲如沸硝训。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 32,519評(píng)論 0 25
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至赘风,卻和暖如春夹囚,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背邀窃。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 33,621評(píng)論 1 274
  • 我被黑心中介騙來泰國打工荸哟, 沒想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人瞬捕。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 49,099評(píng)論 3 378
  • 正文 我出身青樓鞍历,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親肪虎。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子劣砍,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 45,691評(píng)論 2 361

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容