Python中self的底层工作机制及相关原理咨询

你的初始解释是否准确？ #

你的核心理解是对的，但有几个关键细节需要补充：

• 定义class Foo时生成的Foo不是普通对象，而是类型对象（CPython中PyTypeObject的实例），它负责管理该类所有实例的行为和属性。
• 实例foo的__dict__仅存储实例专属属性（比如self.x），而类Foo的__dict__存储类方法、类属性等共享资源。
• 调用foo.bar(3.14)时，确实会先在foo.__dict__中查找bar，找不到则向上到Foo.__dict__中查找。找到原始函数后，解释器会自动把foo作为第一个参数传入，等价于手动调用Foo.bar(foo, 3.14)。

foo是如何传递给方法的？ #

这是Python解释器的自动绑定机制在起作用：
当你通过实例foo访问类中的函数bar时，解释器会自动将这个普通函数包装成一个绑定方法对象（bound method）。这个绑定方法会“记住”所属的实例foo，当你调用它时，就会自动把foo作为第一个参数传递给原始的bar函数。

底层实现上，CPython中所有对象都是PyObject结构体的实例，每个对象都有一个内存地址指针。传递foo本质就是传递这个指针，让函数能直接访问实例的内存空间，读取或修改其属性。

PyObject和PyTypeObject的作用 #

在CPython的C底层实现中：

• PyObject是所有Python对象的基结构体，每个对象都包含两个核心字段：
  • ob_refcnt：引用计数，用于垃圾回收。
  • ob_type：一个指针，指向该对象所属的类型对象（即PyTypeObject实例）。
• PyTypeObject是描述类型的结构体，比如Foo就是PyTypeObject的一个实例。它定义了该类型的所有行为规则：
  • 实例化的逻辑（比如__init__对应的底层方法）。
  • 属性查找的规则（比如tp_getattro方法，负责处理foo.bar这类属性访问）。
  • 该类型支持的方法、运算符重载等信息。

当你创建foo = Foo(1)时，解释器会根据Foo这个PyTypeObject的定义分配内存，生成一个PyObject实例（即foo），并把foo的ob_type指针指向Foo。后续的属性查找、方法调用，都是通过ob_type指针找到对应的PyTypeObject，再执行其定义的逻辑完成的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者FISR