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Python中的对象
python中一切都是“对象”
0x00 PyObject
PyObject定义在Include/object.h，我们来看看这个对象。
typedef struct _object {
_PyObject_HEAD_EXTRA
Py_ssize_t ob_refcnt;
struct _typeobject *ob_type;
} PyObject;
PyObject中有两个成员的结构体，
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
从名字可以看得出来，ob_refcnt就是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。 在Python中，主要是通过Py_INCREF(op)和Py_DECREF(op)两个宏来增加和减少一个对象的Python引用计数。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，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。
#define Py_INCREF(op) ( \
_Py_INC_REFTOTAL _Py_REF_DEBUG_COMMA \
((PyObject *)(op))->ob_refcnt++)
#define Py_DECREF(op) \
do { \
PyObject *_py_decref_tmp = (PyObject *)(op); \
if (_Py_DEC_REFTOTAL _Py_REF_DEBUG_COMMA \
--(_py_decref_tmp)->ob_refcnt != 0) \
_Py_CHECK_REFCNT(_py_decref_tmp) \
else \
_Py_Dealloc(_py_decref_tmp); \
} while (0)
ob_refcnt是Py_ssize_t类型，在Include/pyport.h定义如下：
/* 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)
而在2.5版本之前，ob_refcnt是int类型的，在PEP 353描述了这改变。
In Python 2.4, indices of sequences are restricted to the C type int. On 64-bit machines, sequences therefore cannot use the full address space, and are restricted to 2**31 elements. This PEP proposes to change this, introducing a platform-specific index type Py_ssize_t. An implementation of the proposed change is in http://svn.python.org/projects/python/branches/ssize_t .
PyTypeObject
ob_type是一个指向_typeobject结构体的指针，用来指定一个类型对象，定义在Include/object.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
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;
_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
具体每个字段的作用可以参考Type Objects
0x01 PyVarObject
一般把整数对象这样不包含可变长度的数据对象称为“定长对象”（
PyObject），而字符串这样包含可变长度数据的对象称为“变长对象”（PyVarObject）。它们的区别在于定长对象的不同对象占用的内存大小是一样的，而变长对象的不同对象占用的内存可能是不一样的。 摘自：《Python源码剖析》 — 陈儒注：Python2中的整数对象(
PyIntObject)是定长对象，但长整数对象（PyLongObject）是变长对象。而Python3中只有PyLongObject表示整数对象，且也是变长对象。
typedef struct {
PyObject ob_base;
Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
} PyVarObject;
变长对象PyVarObject相比PyObject多了一个变量ob_size，即变长对象中的中一共容纳了多少个元素。Python中list就是一个PyVarObject对象，如果一个list对象有5个元素，那么ob_size就是5。
实际上，PyVarObject是对PyObject的一个扩展，所以对于任何一个PyVarObject，其所占用的内存，开始部分的字节的意义和PyObject是一样的。
不同Python对象与PyObject和PyVarObject的关系（取自《Python源码剖析》）：
换句话说，在Python内部，每一个对象都拥有相同的对象头部。这就使得在Python中，对对象的引用变得非常的统一，我们只需要用一个PyObject*指针就可以引用任意的一个对象。而不论该对象实际是一个什么对象。 摘自：《Python源码剖析》 — 陈儒
至于PyObject中的_PyObject_HEAD_EXTRA这个宏中，如果没有指定编译选项Py_TRACE_REFS的情况下，可以直接忽略。
#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
Py_TRACE_REFS 只在编译的时候开启 debug 模式下才定义，方便通过 _PyObject_HEAD_EXTRA 的双向链表结构来跟踪对象。
