全網最適合入門的物件導向程式設計教程：33 Python 的內建資料型別-物件 Object 和型別 Type 的關係

FreakStudio發表於2024-08-08
物件程式設計Python資料型別Object

全網最適合入門的物件導向程式設計教程：33 Python 的內建資料型別-物件 Object 和型別 Type 的關係

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摘要：

物件是某個型別的例項，是記憶體中的實體，有型別和屬性；在 Python 中，型別本身也是物件，所有的型別（類）都是 type 型別的例項。

原文連結：

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文件和程式碼獲取：

可訪問如下連結進行對文件下載：

https://github.com/leezisheng/Doc

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本文件主要介紹如何使用 Python 進行物件導向程式設計，需要讀者對 Python 語法和微控制器開發具有基本瞭解。相比其他講解 Python 物件導向程式設計的部落格或書籍而言，本文件更加詳細、側重於嵌入式上位機應用，以上位機和下位機的常見串列埠資料收發、資料處理、動態圖繪製等為應用例項，同時使用 Sourcetrail 程式碼軟體對程式碼進行視覺化閱讀便於讀者理解。

相關示例程式碼獲取連結如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

object 和 type 是 CPython 直譯器內建物件，它們的地位非常特殊，是 Python 語言的頂層元素：

  • object 是所有其他物件的基類，object 自身沒有基類，它的資料型別被定義為 type。
  • type 繼承了 object，所有型別物件都是它的例項，包括它自身。判斷一個物件是否為型別物件，就看它是否是 type 的例項。

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現在回到開篇的問題，isinstance()內建方法本質是在判斷物件的資料型別，它會向基類回溯，直至回溯到 object，在 CPython 中最終呼叫如下函式:

static int
type_is_subtype_base_chain(PyTypeObject *a, PyTypeObject *b)
{
    do {
        if (a == b)
            return 1;
        a = a->tp_base;
    } while (a != NULL);

    return (b == &PyBaseObject_Type);
}

print(isinstance(object, type))  _# 1_
print(isinstance(type, object))  _# 2_
print(isinstance(type, type))    _# 3_
print(isinstance(object, object))_# 4_

print(object.__class__)  _# <class 'type'>_
print(type.__class__)    _# <class 'type'>_

我們可以看看在原始碼中，type 類和 object 類分別是什麼：

  • type 類實際上是：
#define PyVarObject_HEAD_INIT(type, size)
    1, type, size,

PyTypeObject PyType_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "type",                                     _/* tp_name */_
    sizeof(PyHeapTypeObject),                   _/* tp_basicsize */_
    sizeof(PyMemberDef),                        _/* tp_itemsize */_
    0,                                          _/* tp_base */_
    ...
}
  • object 類實際上是：
PyTypeObject PyBaseObject_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "object",                                   _/* tp_name */_
    sizeof(PyObject),                           _/* tp_basicsize */_
    0,                                          _/* tp_itemsize */_
    0,                                          _/* tp_base */_
    ...
}

這兩個結構中的第一行：

PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)

它表示這個類結構的物件型別，object 和 type 在 CPython 中分別對應 PyTypeObject（對 PyObject 的封裝）型別的 PyBaseObject_Type 和 PyType_Type 變數，其中用於表示型別的成員 ob_type 是一個指標，均指向 PyType_Type。所以 object 和 type 物件型別均為 type。（object 類將型別(即誰例項化了這個類)設定成了 type 類，type 類將型別設定成了自己）

然後在 type 類的初始化過程中，執行了如下程式碼：

type->tp_base = &PyBaseObject_Type;

轉換成 python 為：

type.__base__ = (object,)

表示將 object 類指定為 type 類的父類。

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