一切皆对象

Python从设计之初就是一门面向对象的语言，在python语言中，数字、字符串、列表、元组、类、函数等等都是对象。python的一切皆对象，Python的一切都可以赋值给变量或者作为参数传递给函数。

注意：这里的对象并不是Python语言中的object。

PyObject

一切python中的对象起始于PyObject，定义在Include.object.h，这个结构可以说是一切对象的基础，让我们来看看：

// object.h
typedef struct _object {
    _PyObject_HEAD_EXTRA
    Py_ssize_t ob_refcnt;
    struct _typeobject *ob_type;
} PyObject;

首先看看_PyObject_HEAD_EXTRA，还是在这个文件中：

/* 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;

可以看到_PyObject_HEAD_EXTRA定义了两个指针，类似于双向链表的前置指针与后续指针，注释中说的差不多也是这个意思。

然后是两个成员的结构体：

• ob_refcnt，引用记数
• ob_type，类型对象的指针 其类型分别为Py_ssize_t和struct _typeobject

Py_ssize_t

ob_refcnt是Python的内存管理机制中基于引用计数的垃圾回收机制的对象引用数。对于一个对象A，当有一个PyObject *引用了该对象A时，A的引用计数就会增加，而当引用A的这个PyObject *被删除时，相应的引用计数就会减少，当对象A的引用计数减到0时，对象A对应的析构函数就会被调用，以释放内存。

ob_refcnt是Py_ssize_t类型，定义在Include/pyport.h：

/* Py_ssize_t is a signed integral type such that sizeof(Py_ssize_t) ==
 * sizeof(size_t).  C99 doesn't define such a thing directly (size_t is an
 * unsigned integral type).  See PEP 353 for details.
 */
#ifdef HAVE_SSIZE_T
typedef ssize_t         Py_ssize_t;
#elif SIZEOF_VOID_P == SIZEOF_SIZE_T
typedef Py_intptr_t     Py_ssize_t;
#else
#   error "Python needs a typedef for Py_ssize_t in pyport.h."
#endif

Py_ssize_t是一个所占字节数与ssize_t相同的有符号的整数类型(C99中没有定义ssize_t这种类型，某些编译器比如gcc扩展有该类型)

PyTypeObject

ob_type是一个指向结构体_typeobject的指针，用来指定一个类型(type)对象，定义在Include/objects.h

#ifdef Py_LIMITED_API
typedef struct _typeobject PyTypeObject; /* opaque */
#else
typedef struct _typeobject {
    PyObject_VAR_HEAD
    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;
    PyAsyncMethods *tp_as_async; /* formerly known as tp_compare (Python 2)
                                    or tp_reserved (Python 3) */
    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 */
    unsigned long tp_flags;

    const char *tp_doc; /* Documentation string */

    /* Assigned meaning in release 2.0 */
    /* 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;

    /* Attribute descriptor and subclassing stuff */
    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;
    freefunc tp_free; /* Low-level free-memory routine */
    inquiry tp_is_gc; /* For PyObject_IS_GC */
    PyObject *tp_bases;
    PyObject *tp_mro; /* method resolution order */
    PyObject *tp_cache;
    PyObject *tp_subclasses;
    PyObject *tp_weaklist;
    destructor tp_del;

    /* Type attribute cache version tag. Added in version 2.6 */
    unsigned int tp_version_tag;

    destructor tp_finalize;

#ifdef COUNT_ALLOCS
    /* these must be last and never explicitly initialized */
    Py_ssize_t tp_allocs;
    Py_ssize_t tp_frees;
    Py_ssize_t tp_maxalloc;
    struct _typeobject *tp_prev;
    struct _typeobject *tp_next;
#endif
} PyTypeObject;
#endif

与大多数标准类型相比，PyTypeObject显得十分庞大。原因是每个类型对象存储大量值，主要是C函数指针，每个指针都实现了类型功能的一小部分。

在_typeobject结构体中，以宏PyObject_VAR_HEAD开头，对应是一个变长对象 #define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base;

PyVarObject扩展了PyObject，增加了定义可变部分的数目：

typedef struct {
    PyObject ob_base;
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
} PyVarObject;

_typeobject中除了宏PyObject_VAR_HEAD以外的成员，可以分为四类：

• tp_name，类型名，主要是Python内部以及调试的时候使用，用来识别对象的类型；
• tp_basicsize和tp_itemsize，创建该类型对象时，分配内存空间大小的信息；
• 类型对象对应的操作（诸如tp_print这样的许多的函数指针）；
• 类型对象的类型信息

更多字段解析可参看Type Objects