CPython通过索引访问列表元素时的底层执行流程是怎样的？

首先明确核心结论：列表索引访问一定会用到列表存储的长度属性，不会直接读取ob_item[i]指针，所有内存访问都会先经过合法性校验。

具体执行流程按先后顺序如下：

• 第一步：参数类型校验
  首先会校验传入的索引是否为整型，如果是其他类型会直接抛出TypeError，不进入后续流程。
• 第二步：索引合法性校验（核心用到列表长度属性的环节）
  列表结构体中存储的ob_size属性是当前列表实际存储的有效元素个数，和预分配的内存总大小无关，这一步的所有判断都基于该属性：
  • 若为负索引，会先执行转换逻辑：实际索引 = 传入的负索引 + ob_size
  • 校验转换后的正索引范围是否满足 0 <= 实际索引 < ob_size，如果不满足直接抛出IndexError，不会执行任何内存访问操作
• 第三步：合法索引下的元素读取
  只有校验通过后，才会访问列表的ob_item指针数组，通过ob_item[实际索引]取到对应Python对象的指针，作为结果返回。

补充说明：列表预分配的内存是预留的扩容空间，超出ob_size的位置没有存储有效元素，直接访问这些位置会触发不可预期的内存错误，因此长度校验是索引访问过程中不可跳过的必要环节。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daria