CPython源码中函数声明后重复宏定义的技术疑问

先看你提到的代码片段：

头文件中的声明与宏定义：

// Test if the 'x' object is the 'y' object, the same as "x is y" in Python.
PyAPI_FUNC(int) Py_Is(PyObject *x, PyObject *y);
#define Py_Is(x, y) ((x) == (y))

函数的具体实现：

int Py_Is(PyObject *x, PyObject *y)
{
    return (x == y);
}

1. 函数声明与宏定义的差异 #

两者核心功能都是比较对象指针是否相等，但存在这些关键区别：

• 执行开销：宏是预编译阶段直接展开为(x) == (y)的表达式，没有函数调用的栈帧创建、参数压栈等开销；函数则是标准C函数调用，有固定的调用开销。
• 参数求值逻辑：宏会直接替换参数，若参数是带副作用的表达式（比如Py_Is(obj++, obj2)），参数会被多次求值；函数只会对参数求值一次后传入。
• 类型检查：函数声明要求参数必须是PyObject*类型，编译器会做类型校验；宏不做任何类型检查，传入任意类型都会直接展开比较。
• 调试便利性：函数调用可以直接设置断点调试；宏展开后是原生表达式，无法单独为宏设置断点。

2. 同时存在两者的原因 #

主要是为了适配不同的构建与使用场景：

• 性能优化：CPython内部高频调用的场景下，用宏可以省去函数调用开销，提升执行效率。
• 动态链接兼容性：当外部代码通过动态链接库调用CPython API时，宏无法跨模块生效，必须依赖导出的函数符号，此时函数形式是唯一可行的选择。
• 代码兼容性：保留函数形式可以兼容那些直接使用函数调用方式的旧代码，同时为内部代码提供更高效的宏实现。

3. 编译单元如何确定使用哪种实现 #

完全由编译时的头文件引入情况决定：

• 如果编译单元（.c文件）包含了定义#define Py_Is(x, y)的头文件，预编译阶段会把所有Py_Is(x,y)调用替换为宏展开的表达式，不会调用函数。
• 如果编译单元未包含该头文件，或者通过#undef Py_Is提前取消了宏定义，代码中的Py_Is(x,y)会被解析为函数调用，链接时绑定到CPython库导出的Py_Is函数符号。

VSCode中Ctrl+Click跳转不同位置，是因为编辑器同时索引了头文件的宏定义和源文件的函数实现，会根据当前代码上下文（比如当前文件是否启用了该宏）匹配对应的跳转目标。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Maslin