python3 整數類型PyLongObject 和PyObject源碼分析

python3 整數類型PyLongObject 和PyObject源碼分析
一 測試環境介紹和準備
測試環境：
操作系統：windows10
Python版本：3.7.0 下載地址
VS版本：vs2015社區版（免費） 下載地址
win10SDK（安裝vs2015是可以選擇，如果沒有安裝則需要獨立安裝）
http://ffmpeg.club/python
二 如何查看源碼
1 下載python源碼
https://www.python.org/ftp/python/3.7.0/Python-3.7.0.tar.xz
http://www.ffmpeg.club/python
下載后解壓縮
使用vs2015或者vs2017打開
Python-3.7.0\PCbuild\pcbuild.sln 解決方案文件

打開pythoncore項目可以找到\include\object.h文件

三 源碼分析
python源碼版本 python3.7.0
在python中所有的類型都可以轉為PyObject類型，單python用的是c語言，并沒有繼承機制，我們可以通過源碼看它試如何實現的，我們先看PyObject源碼
1 PyObject 源碼
typedef struct _object {
_PyObject_HEAD_EXTRA
Py_ssize_t ob_refcnt;
struct _typeobject *ob_type;
} PyObject;

1-1 _PyObject_HEAD_EXTRA 源碼
我們先看第一個成員是一個宏 _PyObject_HEAD_EXTRA，這個宏是如下定義
#ifdef Py_TRACE_REFS
/ Define pointers to support a doubly-linked list of all live heap objects. /
#define _PyObject_HEAD_EXTRA \
struct _object _ob_next; \
struct _object _ob_prev;

#define _PyObject_EXTRA_INIT 0, 0,

#else
#define _PyObject_HEAD_EXTRA
#define _PyObject_EXTRA_INIT
#endif

通過代碼我們可以看出，它根據環境給_PyObject_HEAD_EXTRA設置的值有可能是空的，或者是一個雙向鏈表。通過編譯代碼我們知道，他在debug版本的python中是用的雙向鏈表，而在release版本中是空。
1-2 Py_ssize_t ob_refcnt 引用計數
Py_ssize_t 類型在32位程序中就是int，在64位win程序中是__int64
引用計數的策略后面我們專門寫文章分析
1-3 struct _typeobject ob_type;

源碼比較長，就不全部列出來，這個結構體中包含了一個PyObject對象的所有相關操作函數和屬性，比如對象創建和銷毀函數，print對象的序列化函數等，存儲方式都是通過函數指針。所以每種python類型都會對各類操作函數指針做賦值設定。
其中的PyObject_VAR_HEAD宏內容如下
typedef struct {
PyObject ob_base;
Py_ssize_t ob_size; / Number of items in variable part */
} PyVarObject;

2 PyLongObject 整數對象

digit
struct _longobject {
PyObject_VAR_HEAD
digit ob_digit[1];
};

2-1 小數預處理
對于比較小的數（-5到257 ）直接返回初始化好的值，所以說大量的小整數時，不會新增額外的空間
do if (-NSMALLNEGINTS <= ival && ival < NSMALLPOSINTS) { \
return get_small_int((sdigit)ival); \
} while(0)

2-2 按照數字的發小分配空間，以unsigned short為單位
數字少于16位也就是2個字節的，用一個digit (unsigned short) 存放

數字少于32位也就是4個字節的，用兩個個digit (unsigned short) 存放

2-3 大數處理
如果是超大數，就用多個字節存放，由于變量就是一個 unsigned long，先看一下源碼：

對于不同的系統，大數能表示的范圍不一致，因為數字采用的是unsigned long存放，在不同的系統大小不一致，可以見如下表

其中 windows 64位使用的是 LLP64所以 在window中python數字的最大值也就是4個字節，如果用它來存放64位指針的地址，就會丟失數據。
在linux（ubuntu16.04 64）使用的是LP64,，所以數字最大值就是8個字節。
相關視頻可以觀看

http://edu.51cto.com/course/15278.html