Python怎樣用C實現對象的多態性

        在Python中，一切皆為對象，所有的對象都有一些相同的內容，在PyObject中定義。

        //xk> 怎樣實現繼承

        PyObject是Python中一切(new style)類的基類，其定義非常簡單

//xk> Python3.2.2_Source/Include/Object.h typedef struct _object {     _PyObejct_HEAD_EXTRA     Py_ssize_t ob_refcnt; //xk> reference count     struct _typeobject *ob_type; //xk> object的類型用type object來表示 } PyObject;

_PyObejct_HEAD_EXTRA宏不用管，在發布版Python中沒有編譯。PyObject結構體中僅僅定義了引用計數和類型資訊。對象的類型也是對象(typedef _typeobject{...}PyTypeObject;)，用類型對象來表示類型資訊。

        怎麼用C語言實現繼承關係呢？子類繼承了父類的內容，並有所增改，所以在記憶體布局上，只要把父類的內容放在對象的頭部，就可以用父類指標指向子類對象。在Python內部，每個對象都有相同的對象頭部——PyObejct的內容，這就使得在Python內部，對對象的引用變得非常統一，只需要用一個PyObject *指標就可以引用任意的對象。這對於實現多態是必要的。

        //xk> 怎樣表示類型

        對象的類型定義了對象的資料成員和能夠施加在對象之上的操作。查看Python3.2.2_Source/Include/Object.h中對_typeobejct的定義(內容非常多，不能在這裡全部帖出來)，包含了大量的函數指標。這些函數指標即表示該類型所定義的操作，亦即表示該類型的對象在運行時所表現的行為。

        在這些操作資訊中，有三個指標比較重要：tp_as_number, tp_as_sequence, tp_as_mapping。以tp_as_number為例，它是PyNumberMethonds *指標，而PyNumberMethonds結構體定義了作為一個數值對象應該支援的操作。類似的，tp_as_sequence表示作為一個序列對象所支援的操作；tp_as_mapping表示作為一個關聯對象所支援的操作。可見：在Python中，一個對象可以同時是數值對象、序列對象、關聯對象，關鍵看它支援哪些操作，也就是定義了哪些非NULL的函數指標。因此，Python對象的多態性是基於行為的，而不像C++/Java等語言中多態性是基於類型的。Python對象實際上是全類型的，可以有的函數指標全部都有，只不過很多函數指標都是NULL，只要你實現了該函數，python對象就能表現出該行為。

>>> class MyInt(int):             def __getitem__(self, key):                 return key + str(self) >>> a = MyInt(1) >>> b = MyInt(2) >>> print a + b 3 >>> a['key'] 'key1'

定義了一個子類從內建的int類繼承而來，應該是數值對象，但是因為通過定義__getitem__方法，將MyInt在Python內部對應的PyTypeObejct對象中原本為NULL的函數指標重新賦值，使得該類型的對象能夠表現出關聯對象的特性。

        //xk> Python對象的多態性

        通過PyObject和PyTypeObejct，Python利用C語言實現了類似C++所提供的對象多態性(但是有所不同)。在Python中建立一個對象比如PyIntObject對象時，Python內部是用PyObject *指標而不是PyIntObject *指標來儲存和維護這個對象，在Python內部各個函數之間傳遞的都是一種泛型指標——PyObject *，因此無法根據指標類型判斷所指的對象究竟是個什麼類型，只能從指標所指對象的ob_type域動態地進行判斷。由此，Python實現了多態機制。

        //xk> 亂彈：C哲學和C++哲學的比較

        C哲學：保持簡單。

        C++哲學：用複雜的工具對付複雜的現實問題，以此擷取解決方案的簡單直接。

        C和C++都意識到程式設計的本質問題是控制複雜度，只不過它們採用了不同的思路。

        C語言選擇用分治法，模組化將一個複雜問題分解成許多相對簡單的小問題，並精心設計模組之間的通訊。這裡的模組可以是一個函數、一個進程甚至一個獨立的程式。Unix工具鏈哲學與此一脈相承。

        《C++沉思錄》中闡明：類似汽車製造等傳統工業，一方面使用者介面越來越簡單，另一方面內部實現越來越複雜。我們生活在一個如此複雜的世界裡，因此Java和C#也不可避免地變得越來越複雜。C++的複雜源於要解決的現實問題的複雜。

        從理論上爭論孰優孰劣是毫無意義的，兩者都很有道理。C語言的選擇有一定的問題，從整體來看模組化的設計容易導致多餘(Python的每個對象都要定義對所有類型的操作的支援，大量的函數指標被設定為NULL)，用C來實現物件導向的機制明顯不如C++簡單直接。雖然如此，C語言貌似要比C++受到更廣泛的支援。C++貌似真的過於複雜了，既難於學習，開發效率又低。在面對非常非常複雜的問題時，從整體上來把握對操刀者提出了很高的要求，分而治之雖然難免冗餘，好歹能夠可行。

        最後說一句，對學生來說，選擇哪個都沒有錯，餓死於乾草堆之間才是最大的愚蠢。學習盡量與手頭上的項目結合，把手上看似平淡無奇的事情做得比別人深入一步，learn by doing it.