CPython解释器如何处理OOP

Question

一个朋友最近问“CPython解释器实际上是如何处理OOP（面向对象编程）的？”。你知道吗

这个问题最终让我困惑，因为我知道C不是面向对象的语言。你知道吗

我试着Googling it，搜索StackOverflow，甚至阅读CPython Wiki。但我找不到任何有用的东西。你知道吗

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def getInfo(self):
        return "Name: " + self.name + "\nAge: " + str(self.age)

# How the heck does CPython handle this?
personOne = Person("Bob", 34)
personTwo = Person("Rob", 26)

print( personOne.getInfo() )
print( personTwo.getInfo() )

所以现在我真的很想知道！如果CPython解释器本身不是面向对象的，那么它如何处理对象之类的事情呢？你知道吗

Answer 1

Python的OOP实现的全部复杂性远远超出了堆栈溢出答案的范围，但是可以提供一个概述。这会掩盖很多细节，比如元类、多重继承、描述符和C级API。不过，它应该让您了解为什么实现这样的事情是可能的，以及它是如何完成的一般印象。如果您想要完整的细节，您应该浏览CPython source code。你知道吗

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像Person类的实例这样的对象由以下内容组成：

• 一个班级
• 保留其属性的格言
• 其他现在不相关的东西，比如__weakref__。你知道吗

一个类也很简单。是的

• 基类
• 保留其属性的格言
• 其他现在不相关的东西，比如类名。你知道吗

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当您使用class语句定义一个类时，Python会绑定一个指向您选择的基类的指针（如果您没有选择基类，则为object）和一个包含您定义的方法的dict，这就是您的新class对象。有点像下面的元组

Person = (object,
          {'__init__': <that __init__ method you wrote>,
           'getInfo': <that getInfo method you wrote>},
          those irrelevant bits we're glossing over)

但不是元组。（在C级，这个记录几乎是，但不完全是，作为一个结构实现的。）

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在创建类的实例时，Python将指向类的指针和实例属性的新dict捆绑在一起，这就是您的实例。有点像下面的元组：

personOne = (Person, {}, those irrelevant bits we're glossing over)

不过，不是元组。同样，它几乎（但不完全）实现为C级的结构。你知道吗

然后它运行__init__，传递__init__新实例和您提供给类的任何其他参数：

Person.__init__(personOne, "Bob", 34)

属性赋值转换为对象dict中的设置项，因此__init__中的赋值：

def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age

使dict最终处于以下状态：

{'name': 'Bob', 'age': 34}

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调用personOne.getInfo()时，Python会查找personOne的dict、类的dict、超类的dict等，直到找到'getInfo'键的条目。关联的值将是getInfo方法。如果在类dict中找到该方法，Python将插入personOne作为第一个参数。（它知道如何插入该参数的详细信息在descriptor protocol中）

Answer 2

这里有一个小的思维实验：你的CPU根本不是“面向对象的”。相反，它只能执行诸如“将寄存器1添加到寄存器2，并将结果放入寄存器3”和“如果寄存器5大于零，则执行这个goto语句”之类的指令，然而不知何故，CPU可以运行Python和其他面向对象语言。怎样？你知道吗