我几乎完成了对 C++ Python 包装器 (PyCXX) 的重写。
原始允许新旧样式扩展类，但也允许从新样式类派生：
import test
// ok
a = test.new_style_class();
// also ok
class Derived( test.new_style_class() ):
def __init__( self ):
test_funcmapper.new_style_class.__init__( self )
def derived_func( self ):
print( 'derived_func' )
super().func_noargs()
def func_noargs( self ):
print( 'derived func_noargs' )
d = Derived()
代码很复杂，并且似乎包含错误（为什么 PyCXX 以它的方式处理新型类？）
我的问题是：PyCXX 复杂机制的基本原理/理由是什么？有没有更清洁的替代品？
我将尝试在下面详细说明我在此查询中所处的位置。首先，我将尝试描述 PyCXX 目前正在做什么，然后我将描述我认为可能需要改进的地方。
当 Python 运行时遇到 时d = Derived()，它会执行PyObject_Call( ob ) where ob is thePyTypeObject forNewStyleClass . I will writeob asNewStyleClass_PyTypeObject`。
PyTypeObject 已经用 C++ 构建并使用PyType_Ready
PyObject_Call将调用type_call(PyTypeObject *type, PyObject *args, PyObject *kwds)，返回一个初始化的派生实例，即
PyObject* derived_instance = type_call(NewStyleClass_PyTypeObject, NULL, NULL)
像这样的东西。
（所有这些都来自（顺便说一下， http ://eli.thegreenplace.net/2012/04/16/python-object-creation-sequence，谢谢 Eli！）
type_call 本质上是：
type->tp_new(type, args, kwds);
type->tp_init(obj, args, kwds);
我们的 C++ 包装器已将函数插入到类似这样的东西的tp_new和tp_init槽中：NewStyleClass_PyTypeObject
typeobject.set_tp_new( extension_object_new );
typeobject.set_tp_init( extension_object_init );
:
static PyObject* extension_object_new( PyTypeObject* subtype,
PyObject* args, PyObject* kwds )
{
PyObject* pyob = subtype->tp_alloc(subtype,0);
Bridge* o = reinterpret_cast<Bridge *>( pyob );
o->m_pycxx_object = nullptr;
return pyob;
}
static int extension_object_init( PyObject* _self,
PyObject* args, PyObject* kwds )
{
Bridge* self{ reinterpret_cast<Bridge*>(_self) };
// NOTE: observe this is where we invoke the constructor,
// but indirectly (i.e. through final)
self->m_pycxx_object = new FinalClass{ self, args, kwds };
return 0;
}
请注意，我们需要将 Python Derived 实例绑定在一起，它是对应的 C++ 类实例。（为什么？解释如下，见“X”）。为此，我们使用：
struct Bridge
{
PyObject_HEAD // <-- a PyObject
ExtObjBase* m_pycxx_object;
}
现在这座桥提出了一个问题。我非常怀疑这种设计。
请注意如何为这个新的 PyObject 分配内存：
PyObject* pyob = subtype->tp_alloc(subtype,0);
然后我们将 this 指针类型转换为，并使用紧随其后Bridge的 4 或 8 ( ) 个字节指向相应的 C++ 类实例（如上所示，这被连接起来了）。sizeof(void*)PyObjectextension_object_init
现在要让它工作，我们需要：
a)subtype->tp_alloc(subtype,0)必须分配一个额外的sizeof(void*)字节 b)PyObject不需要任何超出 的内存sizeof(PyObject_HEAD)，因为如果它这样做了，那么这将与上述指针冲突
在这一点上我的一个主要问题是：我们能否保证PyObjectPython 运行时为我们创建的derived_instance不会与 Bridge 的ExtObjBase* m_pycxx_object字段重叠？
我将尝试回答：由美国决定分配多少内存。当我们创建时，我们输入我们希望为这种类型的新实例分配NewStyleClass_PyTypeObject多少内存：PyTypeObject
template< TEMPLATE_TYPENAME FinalClass >
class ExtObjBase : public FuncMapper<FinalClass> , public ExtObjBase_noTemplate
{
protected:
static TypeObject& typeobject()
{
static TypeObject* t{ nullptr };
if( ! t )
t = new TypeObject{ sizeof(FinalClass), typeid(FinalClass).name() };
/* ^^^^^^^^^^^^^^^^^ this is the bug BTW!
The C++ Derived class instance never gets deposited
In the memory allocated by the Python runtime
(controlled by this parameter)
This value should be sizeof(Bridge) -- as pointed out
in the answer to the question linked above
return *t;
}
:
}
class TypeObject
{
private:
PyTypeObject* table;
// these tables fit into the main table via pointers
PySequenceMethods* sequence_table;
PyMappingMethods* mapping_table;
PyNumberMethods* number_table;
PyBufferProcs* buffer_table;
public:
PyTypeObject* type_object() const
{
return table;
}
// NOTE: if you define one sequence method you must define all of them except the assigns
TypeObject( size_t size_bytes, const char* default_name )
: table{ new PyTypeObject{} } // {} sets to 0
, sequence_table{}
, mapping_table{}
, number_table{}
, buffer_table{}
{
PyObject* table_as_object = reinterpret_cast<PyObject* >( table );
*table_as_object = PyObject{ _PyObject_EXTRA_INIT 1, NULL };
// ^ py_object_initializer -- NULL because type must be init'd by user
table_as_object->ob_type = _Type_Type();
// QQQ table->ob_size = 0;
table->tp_name = const_cast<char *>( default_name );
table->tp_basicsize = size_bytes;
table->tp_itemsize = 0; // sizeof(void*); // so as to store extra pointer
table->tp_dealloc = ...
你可以看到它进入table->tp_basicsize
但现在我似乎很清楚，从中生成的 PyObject-sNewStyleClass_PyTypeObject永远不需要额外分配的内存。
这意味着整个Bridge机制是不必要的。
PyCXX 的原始技术使用 PyObject 作为 的基类NewStyleClassCXXClass，并初始化这个基类，以便 Python 运行时的 PyObjectd = Derived()实际上是这个基类，这种技术看起来不错。因为它允许无缝类型转换。
每当 Python 运行时NewStyleClass_PyTypeObject从NewStyleClassCXXClass. <-- 'X'（上面引用过）
所以真的我的问题是：我们为什么不这样做呢？从强制为 PyObject 进行额外分配的派生有什么特别之处NewStyleClass吗？
我意识到我不理解派生类的创建顺序。伊莱的帖子没有涵盖这一点。
我怀疑这可能与以下事实有关
static PyObject* extension_object_new( PyTypeObject* subtype, ...
^ 这个变量名是'subtype' 我不明白这个，我想知道这是否可能是关键。
编辑：我想到了为什么 PyCXX 使用 sizeof(FinalClass) 进行初始化的一种可能解释。它可能是一个经过尝试和放弃的想法的遗物。即，如果 Python 的 tp_new 调用为 FinalClass（它以 PyObject 作为基础）分配了足够的空间，也许可以使用“placement new”或一些巧妙的 reinterpret_cast 业务在该确切位置生成一个新的 FinalClass。我的猜测是这可能已经尝试过了，发现会造成一些问题，解决了问题，然后遗物就被抛在了后面。