Python CAPI对象分配

Question

我想使用new和delete操作符来创建和销毁我的对象。

问题是python似乎把它分成了几个阶段。tp_new、tp_init和tp_alloc用于创建，tp_del、tp_free和tp_dealloc用于销毁。然而，c++只是有了新的分配和完全构造对象的方法，而删除则是销毁和释放对象的方法。

我需要提供哪些python tpú方法，它们必须做什么？

另外，我希望能够在c++中直接创建对象，例如“PyObject*obj=new MyExtensionObject（args）；”我是否还需要以某种方式重载这个新操作符来支持它？

我也希望能够在python中对我的扩展类型进行子类化，需要做什么特殊的事情来支持它吗？

我正在使用Python3.0.1。

编辑： 好吧，tp_init似乎使对象对于我所做的工作来说有点太不稳定（例如，获取一个纹理对象，在创建后更改内容是很好的，但是更改它的基本方面，例如，大小、bitdept等，会破坏很多现有的c++东西，假设这些东西是固定的）。如果我不实现它，它只会在构造之后停止人们调用init（或者至少像tuple那样忽略这个调用）。或者如果在同一个对象上多次调用tp_init，是否应该有抛出异常或somthing的标志？

除此之外，我想我把剩下的大部分都整理好了。

extern "C"
{
    //creation + destruction
    PyObject* global_alloc(PyTypeObject *type, Py_ssize_t items)
    {
        return (PyObject*)new char[type->tp_basicsize + items*type->tp_itemsize];
    }
    void global_free(void *mem)
    {
        delete[] (char*)mem;
    }
}
template<class T> class ExtensionType
{
    PyTypeObject *t;
    ExtensionType()
    {
        t = new PyTypeObject();//not sure on this one, what is the "correct" way to create an empty type object
        memset((void*)t, 0, sizeof(PyTypeObject));
        static PyVarObject init = {PyObject_HEAD_INIT, 0};
        *((PyObject*)t) = init;

        t->tp_basicsize = sizeof(T);
        t->tp_itemsize  = 0;

        t->tp_name = "unknown";

        t->tp_alloc   = (allocfunc) global_alloc;
        t->tp_free    = (freefunc)  global_free;
        t->tp_new     = (newfunc)   T::obj_new;
        t->tp_dealloc = (destructor)T::obj_dealloc;
        ...
    }
    ...bunch of methods for changing stuff...
    PyObject *Finalise()
    {
    ...
    }
};
template <class T> PyObjectExtension : public PyObject
{
...
    extern "C" static PyObject* obj_new(PyTypeObject *subtype, PyObject *args, PyObject *kwds)
    {
        void *mem = (void*)subtype->tp_alloc(subtype, 0);
        return (PyObject*)new(mem) T(args, kwds)
    }
    extern "C" static void obj_dealloc(PyObject *obj)
    {
        ~T();
        obj->ob_type->tp_free(obj);//most of the time this is global_free(obj)
    }
...
};
class MyObject : PyObjectExtension<MyObject>
{
public:
    static PyObject* InitType()
    {
        ExtensionType<MyObject> extType();
        ...sets other stuff...
        return extType.Finalise();
    }
    ...
};

Answer 1

这些文档位于http://docs.python.org/3.0/c-api/typeobj.html和 http://docs.python.org/3.0/extending/newtypes.html描述如何创建自己的类型。

tp_alloc为实例执行低级内存分配。这相当于malloc（），并将refcnt初始化为1。Python有自己的分配器PyType_GenericAlloc，但是类型可以实现专用的分配器。

tp_new与Python's_uunew相同。与指向数据的指针相比，它通常用于不可变对象，其中数据存储在实例本身中。例如，字符串和元组将其数据存储在实例中，而不是使用char*或PyTuple*。

对于这种情况，tp_new根据输入参数计算出需要多少内存，并调用tp_alloc获取内存，然后初始化基本字段。tp_new不需要调用tp_alloc。例如，它可以返回缓存的对象。

tp_init与Python的初始化相同。大多数初始化都应该在这个函数中。

new和init之间的区别叫做two-stage initialization，或者two-phase initialization。

你说“c++刚刚有了新的”，但这不正确。TPL OLLC对应于C++中的自定义竞技场分配器；最后一个链接更多地讨论C++和Python风格之间的相似之处。

还可以阅读http://www.python.org/download/releases/2.2/descrintro/了解有关new和init如何交互的详细信息。

你写的是你想“在c++中直接创建对象”。这是相当困难的，因为至少你必须将在对象实例化期间发生的任何Python异常转换成C++异常。您可以尝试查看Boost：：Python以获得有关此任务的帮助。或者可以使用两阶段初始化。；）

Answer 2

我根本不知道pythonapi，但是如果python将分配和初始化分开，您应该能够使用placement new。

例如：

 // tp_alloc
 void *buffer = new char[sizeof(MyExtensionObject)];
 // tp_init or tp_new (not sure what the distinction is there)
 new (buffer) MyExtensionObject(args);
 return static_cast<MyExtensionObject*>(buffer);

 ...
 // tp_del
 myExtensionObject->~MyExtensionObject(); // call dtor
 // tp_dealloc (or tp_free? again I don't know the python apis)
 delete [] (static_cast<char*>(static_cast<void*>(myExtensionObject)));