Python内建类型float源码分析
导读:本文共3340.5字符,通常情况下阅读需要11分钟。同时您也可以点击右侧朗读,来听本文内容。按键盘←(左) →(右) 方向键可以翻页。
摘要: 1 回顾float的基础知识1.1 PyFloatObject1.2 PyFloat_TypeC源码(仅列出部分字段):PyTypeObjectPyFloat_Type={PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type,0)"float",sizeof(PyFloatObject),0,(destruc... ...
目录
(为您整理了一些要点),点击可以直达。1 回顾float的基础知识
1.1 PyFloatObject
1.2 PyFloat_Type
C源码(仅列出部分字段):
PyTypeObjectPyFloat_Type={PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type,0)"float",sizeof(PyFloatObject),0,(destructor)float_dealloc,/*tp_dealloc*/0,/*tp_print*/0,/*tp_getattr*/0,/*tp_setattr*/0,/*tp_reserved*/(reprfunc)float_repr,/*tp_repr*/&float_as_number,/*tp_as_number*/0,/*tp_as_sequence*/0,/*tp_as_mapping*/(hashfunc)float_hash,/*tp_hash*/0,/*tp_call*/(reprfunc)float_repr,/*tp_str*///...0,/*tp_init*/0,/*tp_alloc*/float_new,/*tp_new*/};
PyFloat_Type中保存了很多关于浮点对象的元信息,关键字段包括:
tp_name:保存类型名称,常量float
tp_dealloc、tp_init、tp_alloc和tp_new:对象创建和销毁的相关函数
tp_repr:生成语法字符串表示形式的函数
tp_str:生成普通字符串表示形式的函数
tp_as_number:数值操作集
tp_hash:哈希值生成函数
1.3 对象的创建
通过类型对象创建实例对象:
通过C API创建实例对象:
PyObject*PyFloat_FromDouble(doublefval);PyObject*PyFloat_FromString(PyObject*v);
1.4 对象的销毁
当对象不再需要时,Python通过Py_DECREF或者Py_XDECREF宏来减少引用计数;
当引用计数降为0时,Python通过_Py_Dealloc宏回收对象。(有关引用计数的内容后续会详细介绍)
_Py_Dealloc宏实际上调用的是*Py_TYPE(op)->tp_dealloc,对于float即调用float_dealloc:
#define_Py_Dealloc(op)(\_Py_INC_TPFREES(op)_Py_COUNT_ALLOCS_COMMA\(*Py_TYPE(op)->tp_dealloc)((PyObject*)(op)))
2 空闲对象缓存池
问题:浮点运算背后涉及大量临时对象创建和销毁。
area=pi*r**2
这个语句首先计算半径r的平方,中间结果由一个临时对象来保存,假设是t;然后计算pi与t的乘积,得到最终结果并赋值给变量area;
最后,销毁临时对象t。创建对象时需要分配内存,销毁对象时又要回收内存,大量临时对象创建和销毁,意味着大量内存分配回收操作,这是不能接受的。
因此,Python在浮点对象销毁之后,并不急于回收内存,而是将对象放入一个空闲链表,后续需要创建浮点对象时,先到空闲链表中取,省去了部分分配内存的开销。
2.1 浮点对象的空闲链表
C源码:
#ifndefPyFloat_MAXFREELIST#definePyFloat_MAXFREELIST100#endifstaticintnumfree=0;staticPyFloatObject*free_list=NULL;
源码解读:
free_list变量:指向空闲链表头节点的指针
numfree变量:维护空闲链表当前长度
PyFloat_MAXFREELIST宏:限制空闲链表的最大长度,避免占用过多内存
为了保持简洁,Python把ob_type字段当作next指针来用,将空闲对象串成链表。float空闲链表图示如下:
个人体会:
Python中这样的池技术很多地方都在用,并且在实际工程中,这也是一种广泛使用的方式,大家可以具体体会下。
“把ob_type字段当作next指针来用“,这种方式可以学习,但是也要结合实际情况:可读性,是否需要节省这部分内存等等。
2.2 空闲链表的使用
有了空闲链表之后,需要创建浮点对象时,可以从链表中取出空闲对象,省去申请内存的开销,以PyFloat_FromDouble()为例:(只列出部分代码)
PyObject*PyFloat_FromDouble(doublefval){PyFloatObject*op=free_list;if(op!=NULL){free_list=(PyFloatObject*)Py_TYPE(op);numfree--;}else{op=(PyFloatObject*)PyObject_MALLOC(sizeof(PyFloatObject));if(!op)returnPyErr_NoMemory();}/*InlinePyObject_New*/(void)PyObject_INIT(op,&PyFloat_Type);op->ob_fval=fval;return(PyObject*)op;}
检查free_list是否为空
如果free_list非空,取出头节点备用,free_list指向第二个节点(这里看代码调用的是Py_TYPE(),
也就是op的ob_type字段,也就是第二个节点),并将numfree减1
如果free_list为空,则调用PyObject_MALLOC分配内存
最后会通过PyObject_INIT对op进行相应设置(包括修改ob_type),然后设置ob_fval为fval
图示如下:(对比2.1中的图示,可以看到free_list指向了第二个节点,并且第一个节点的ob_type字段也不再指向第二个节点,而是指向对应的类型对象)
对象销毁时,Python将其缓存在空闲链表中,以备后用。float_dealloc函数源码如下:
staticvoidfloat_dealloc(PyFloatObject*op){if(PyFloat_CheckExact(op)){if(numfree>=PyFloat_MAXFREELIST){PyObject_FREE(op);return;}numfree++;Py_TYPE(op)=(struct_typeobject*)free_list;free_list=op;}elsePy_TYPE(op)->tp_free((PyObject*)op);}
若空闲链表长度达到限制值,调用PyObject_FREE回收对象内存
若空闲链表长度未达到限制值,则将对象插到空闲链表头部(这里可以顺带复习下头插法,hh)
3 其他
问题:以下例子中,变量e的id值为何与已销毁的变量pi相同?
>>>pi=3.14>>>id(pi)4565221808>>>delpi>>>e=2.71>>>id(e)4565221808
答:在3.14这个浮点数对象被销毁时,并没有直接回收其内存,而是将对象缓存在空闲链表中,此时3.14这个浮点数对象为空闲链表头节点;
当创建浮点对象2.71时,此时空闲链表非空,则取出空闲链表的头节点,修改ob_fval值为2.71,因此两个对象的id是一样的。
</div> <div class="zixun-tj-product adv-bottom"></div> </div> </div> <div class="prve-next-news">
Python内建类型float源码分析的详细内容,希望对您有所帮助,信息来源于网络。