Cpython3.9源码分析python中的大小整数

栏目分类：其他教程    发布日期：2023-11-10    浏览次数：247次     收藏

这篇“Cpython3.9源码分析python中的大小整数”文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇“Cpython3.9源码分析python中的大小整数”文章吧。

小整数

/* interpreter state */

#define _PY_NSMALLPOSINTS           257
#define _PY_NSMALLNEGINTS           5

这是

CPython

CPython

_PY_NSMALLPOSINTS

_PY_NSMALLNEGINTS

在Python解释器启动时，这些小整数对象会被创建并放入对象池。当需要这些整数值时，解释器会直接从对象池中获取对应的对象，而不是动态创建新对象。这样，对于这些小整数值的操作可以更快地进行，节省了内存分配和销毁的开销。

static PyObject *
get_small_int(sdigit ival)
{
    assert(IS_SMALL_INT(ival));
    PyThreadState *tstate = _PyThreadState_GET();
    PyObject *v = (PyObject*)tstate->interp->small_ints[ival + NSMALLNEGINTS];
    Py_INCREF(v);
    return v;
}

typedef int32_t sdigit; /* signed variant of digit */

#define IS_SMALL_INT(ival) (-NSMALLNEGINTS <= (ival) && (ival) < NSMALLPOSINTS)

这是

get_small_int

get_small_int

sdigit

ival

assert(IS_SMALL_INT(ival))

ival

接下来，函数获取当前线程状态（

PyThreadState

tstate->interp

small_ints

然后，根据

ival

small_ints

ival + NSMALLNEGINTS

v

NSMALLNEGINTS

ival

small_ints

NSMALLNEGINTS

CPython

NSMALLNEGINTS

现在，我们将通过计算

ival + NSMALLNEGINTS

small_ints

ival

index = ival + NSMALLNEGINTS
index = 3 + 5
index = 8

这意味着

small_ints

接下来，通过调用

Py_INCREF(v)

v

最后，返回指向小整数对象的指针

v

总之，

get_small_int

大整数

/* Long integer representation.
   The absolute value of a number is equal to
        SUM(for i=0 through abs(ob_size)-1) ob_digit[i] * 2**(SHIFT*i)
   Negative numbers are represented with ob_size < 0;
   zero is represented by ob_size == 0.
   In a normalized number, ob_digit[abs(ob_size)-1] (the most significant
   digit) is never zero.  Also, in all cases, for all valid i,
        0 <= ob_digit[i] <= MASK.
   The allocation function takes care of allocating extra memory
   so that ob_digit[0] ... ob_digit[abs(ob_size)-1] are actually available.

   CAUTION:  Generic code manipulating subtypes of PyVarObject has to
   aware that ints abuse  ob_size's sign bit.
*/

这是

CPython

PyLongObject

1.首先，注释指出大整数的绝对值等于：

SUM(for i=0 through abs(ob_size)-1) ob_digit[i] * 2**(SHIFT*i)

ob_digit

SHIFT

ob_size

2.对于负数，

ob_size

ob_size

3.在规范化的数中，最高有效位（即最高“数字”）永远不会为零。此外，在所有情况下，对于所有有效的i，

ob_digit[i]

MASK

MASK

(1 << PyLong_SHIFT) - 1

2**PyLong_SHIFT - 1

4.注释还提到分配函数负责分配额外的内存，以确保

ob_digit[0]

ob_digit[abs(ob_size)-1]

5.最后，注释中的“警告”部分提醒开发者，操纵

PyVarObject

ob_size

ob_size

ob_size

额外解释

ob_digit

PyLongObject

PyLong_SHIFT

在这个例子中，假设

PyLong_SHIFT

ob_digit

12345678901234567890 = 4 * 2^(30*2) + 726238597 * 2^(30*1) + 1026062870 * 2^(30*0)

所以，

ob_digit

ob_digit[0] = 1026062870
ob_digit[1] = 726238597
ob_digit[2] = 4

在实际的

CPython

PyLongObject

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    digit ob_digit[1];
} PyLongObject;

在这里，

ob_digit

PyLongObject

ob_digit