0x01 PyObject

/* Define pointers to support a doubly-linked list of all live heap objects. */
#define _PyObject_HEAD_EXTRA            \
    struct _object *_ob_next;           \
    struct _object *_ob_prev;

/* PyObject_HEAD defines the initial segment of every PyObject. */
#define PyObject_HEAD                   \
    _PyObject_HEAD_EXTRA                \
    Py_ssize_t ob_refcnt;               \
    struct _typeobject *ob_type;

#define PyObject_VAR_HEAD               \
    PyObject_HEAD                       \
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */

typedef struct _object {
    PyObject_HEAD
} PyObject;

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
} PyVarObject;

/* 预处理完后的结构体格式 */
typedef struct _object {
    struct _object *_ob_next;
    struct _object *_ob_prev; 
    Py_ssize_t ob_refcnt; 
    struct _typeobject *ob_type;
} PyObject;

typedef struct {
    struct _object *_ob_next;
    struct _object *_ob_prev;
    Py_ssize_t ob_refcnt;
    struct _typeobject *ob_type;
    Py_ssize_t ob_size;
} PyVarObject;

python的所有对象都是在堆（heap）上创建的。

为了确保对象可以被正确的垃圾回收（garbage-collected），在对象的使用上我们会应用一些特定的规则：①对象不应该在静态区或者栈上创建；②对象只能通过特定的宏和函数来访问。

第一条规则对类型对象（type objects）是例外的，python内建的标准类型对象（int、list等）是在静态区初始化的，但是在python 2.2版本为了使type/class统一，标准类型也可能在堆上创建（although work on type/class unification for Python 2.2 made it possible to have heap-allocated type objects too）

引用计数（reference count）：每一个对象都有一个引用计数器属性，当一个指针指向或者删除与这个对象的关联时（when a pointer to the object is copied or deleted），引用计数会相应的增加或减少。当引用计数减为0时，即这个对象没有任何引用了，它会在堆（heap）上释放内存。

类型（type）：每一个对象都有一个类型属性，这个类型确定了这个对象表示的是什么、它包含了哪种类型的数据（what it represents and what kind of data it contains）。每个对象创建的时候它的类型就固定了。类型也是一种对象（Types themselves are represented as objects）；对象通过指针指向相应的类型对象，类型对象它自己也有一个类型对象的指针指向type对象，type对象也有一个类型对象指针，但是它是指向它自己的。

对象不会在内存中变化（float），一旦给对象分配了内存，它会保持相同的大小和地址。但是如果对象想保存变长的（variable-size）数据，它可以包含一个指针，指向一个变长的对象。不是所有相同类型的对象都有相同的大小，但是对象大小在分配完内存以后是不允许改变的。（有了这些限制以后，对象的引用才可以用一个简单的指针来表示。移动（moving）一个对象，需要更新它的全部指针；改变（changing）一个对象时，如果它的旁边有另一个对象，则需要移动它）。

在python中，所有对象都是通过PyObject *指针来访问的。PyObject是一个最近本的结构体，它里面只包含了引用计数和类型。一个对象实际分配的内存肯定包含了其他数据，这些数据在创建（casting）了指向更长结构体类型的指针后才能被访问（that can only be accessed after casting the pointer to a pointer to a longer structure type）。这个更长的结构体也必须包含引用计数和类型属性，这块可以使用PyObject_HEAD宏（每个对象都包含PyObject_HEAD宏，宏的作用是更利于以后的变化（to accommodate for future changes））。The implementation of a particular object type can cast the object pointer to the proper type and back。