阐述PyString Object对象源代码(深入解析PyString Object对象源代码)

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ithorizon 6个月前 (10-21) 阅读数 27 #后端开发

深入解析PyString Object对象源代码

一、引言

在Python中，字符串是一个非常基础且常用的数据类型。Python中的字符串对象是通过PyString Object实现的。本文将深入解析PyString Object对象的源代码，了解其内部实现原理。

二、PyString Object概述

PyString Object是CPython中用于即字符串的内部数据结构。Python中的字符串是不可变的，这意味着一旦创建，就不能修改。PyString Object内部使用一个字符数组来存储字符串数据，同时包含一些其他信息，如字符串长度、引用计数等。

三、PyString Object源代码解析

下面我们将从PyString Object的定义起初，逐步分析其源代码。

3.1 PyString Object定义


typedef struct {
    PyObject_HEAD
    long ob_shash; /* 缓存的哈希值 */
    int ob_sstate; /* 字符串状态标志 */
    char ob_sval[1]; /* 字符串值 */
} PyStringObject;

从上面的定义可以看出，PyString Object继承自PyObject，包含了以下字段：

ob_shash：缓存的哈希值，用于节约字符串哈希操作的高效能。

ob_sstate：字符串状态标志，用于标识字符串的某些特性，如是否是只读的。

ob_sval：指向字符串数据的指针。

3.2 创建字符串对象

在CPython中，创建字符串对象首要通过以下几个函数：

3.2.1 PyString_FromString


PyObject* PyString_FromString(const char *str) {
    return PyString_FromStringAndSize(str, strlen(str));
}

该函数用于创建一个包含指定字符串内容的字符串对象。它首先调用strlen函数获取字符串长度，然后调用PyString_FromStringAndSize函数创建字符串对象。

3.2.2 PyString_FromStringAndSize


PyObject* PyString_FromStringAndSize(const char *str, Py_ssize_t size) {
    PyStringObject *s;
    if (size < 0) {
        PyErr_SetString(PyExc_ValueError, "negative size");
        return NULL;
    }
    if (str == NULL) {
        PyErr_SetString(PyExc_ValueError, "NULL string argument");
        return NULL;
    }
    s = (PyStringObject *)PyObject_MALLOC(sizeof(PyStringObject) + size);
    if (!s) {
        PyErr_NoMemory();
        return NULL;
    }
    PyObject_INIT(s, &PyString_Type);
    s->ob_shash = -1;
    s->ob_sstate = 0;
    memcpy(s->ob_sval, str, size);
    s->ob_sval[size] = '\0';
    return (PyObject *)s;
}

该函数用于创建一个包含指定字符串内容和长度的字符串对象。它首先检查输入参数是否有效，然后使用PyObject_MALLOC函数分配内存，并初始化PyStringObject结构体。最后，将字符串数据复制到ob_sval字段，并返回创建的字符串对象。

3.3 字符串对象的操作

在Python中，我们可以对字符串进行多种操作，如拼接、查找、截取等。下面我们将分析一些常见的字符串操作函数。

3.3.1 字符串拼接


PyObject* PyString_Concat(PyObject *o1, PyObject *o2) {
    PyStringObject *s1, *s2;
    char *str1, *str2;
    Py_ssize_t size1, size2, size;
    if (!PyString_Check(o1) || !PyString_Check(o2)) {
        PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "concatenation requires string");
        return NULL;
    }
    s1 = (PyStringObject *)o1;
    s2 = (PyStringObject *)o2;
    str1 = s1->ob_sval;
    str2 = s2->ob_sval;
    size1 = PyString_Size(o1);
    size2 = PyString_Size(o2);
    size = size1 + size2;
    PyStringObject *s = (PyStringObject *)PyObject_MALLOC(sizeof(PyStringObject) + size);
    if (!s) {
        PyErr_NoMemory();
        return NULL;
    }
    PyObject_INIT(s, &PyString_Type);
    s->ob_shash = -1;
    s->ob_sstate = 0;
    memcpy(s->ob_sval, str1, size1);
    memcpy(s->ob_sval + size1, str2, size2);
    s->ob_sval[size] = '\0';
    return (PyObject *)s;
}