您好,登录后才能下订单哦!
本篇内容主要讲解“Python虚拟机中复数的实现原理是什么”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“Python虚拟机中复数的实现原理是什么”吧!
在 cpython 当中对于复数的数据结构实现如下所示:
typedef struct { double real; double imag; } Py_complex; #define PyObject_HEAD PyObject ob_base; typedef struct { PyObject_HEAD Py_complex cval; } PyComplexObject; typedef struct _object { _PyObject_HEAD_EXTRA Py_ssize_t ob_refcnt; struct _typeobject *ob_type; } PyObject;
上面的数据结构图示如下:
复数的数据在整个 cpython 虚拟机当中来说应该算是比较简单的了,除了一个 PyObject 头部之外就是实部和虚部了。
ob_refcnt,表示对象的引用记数的个数,这个对于垃圾回收很有用处,后面我们分析虚拟机中垃圾回收部分在深入分析。
ob_type,表示这个对象的数据类型是什么,在 python 当中有时候需要对数据的数据类型进行判断比如 isinstance, type 这两个关键字就会使用到这个字段。
real,表示复数的实部。
imag,表示复数的虚部。
下面是 cpython 当中对于复数加法的实现,为了简洁删除了部分无用代码。
static PyObject * complex_add(PyObject *v, PyObject *w) { Py_complex result; Py_complex a, b; TO_COMPLEX(v, a); // TO_COMPLEX 这个宏的作用就是将一个 PyComplexObject 中的 Py_complex 对象存储到 a 当中 TO_COMPLEX(w, b); result = _Py_c_sum(a, b); // 这个函数的具体实现在下方 return PyComplex_FromCComplex(result); // 这个函数的具体实现在下方 } // 真正实现复数加法的函数 Py_complex _Py_c_sum(Py_complex a, Py_complex b) { Py_complex r; r.real = a.real + b.real; r.imag = a.imag + b.imag; return r; } PyObject * PyComplex_FromCComplex(Py_complex cval) { PyComplexObject *op; /* Inline PyObject_New */ // 申请内存空间 op = (PyComplexObject *) PyObject_MALLOC(sizeof(PyComplexObject)); if (op == NULL) return PyErr_NoMemory(); // 将这个对象的引用计数设置成 1 (void)PyObject_INIT(op, &PyComplex_Type); // 将复数结构体保存下来 op->cval = cval; return (PyObject *) op; }
上面代码的整体过程比较简单:
首先先从 PyComplexObject 提取真正的复数部分。
将提取到的两个复数进行相加操作。
根据得到的结果在创建一个 PyComplexObject 对象,并且将这个对象返回。
复数取反操作就是将实部和虚部取相反数就可以了,这个操作也比较简单。
static PyObject * complex_neg(PyComplexObject *v) { Py_complex neg; neg.real = -v->cval.real; neg.imag = -v->cval.imag; return PyComplex_FromCComplex(neg); } PyObject * PyComplex_FromCComplex(Py_complex cval) { PyComplexObject *op; /* Inline PyObject_New */ op = (PyComplexObject *) PyObject_MALLOC(sizeof(PyComplexObject)); if (op == NULL) return PyErr_NoMemory(); (void)PyObject_INIT(op, &PyComplex_Type); op->cval = cval; return (PyObject *) op; }
我们现在来介绍一下一个有趣的方法,就是复数类型的 repr 函数,这个和类的 __repr__ 函数是作用是一样的我们看一下复数的输出是什么:
>>> data = complex(0, 1) >>> data 1j >>> data = complex(1, 1) >>> data (1+1j) >>> print(data) (1+1j)
复数的 repr 对应的 C 函数如下所示:
static PyObject * complex_repr(PyComplexObject *v) { int precision = 0; char format_code = 'r'; PyObject *result = NULL; /* If these are non-NULL, they'll need to be freed. */ char *pre = NULL; char *im = NULL; /* These do not need to be freed. re is either an alias for pre or a pointer to a constant. lead and tail are pointers to constants. */ char *re = NULL; char *lead = ""; char *tail = ""; // 对应实部等于 0 虚部大于 0 的情况 if (v->cval.real == 0. && copysign(1.0, v->cval.real)==1.0) { /* Real part is +0: just output the imaginary part and do not include parens. */ re = ""; im = PyOS_double_to_string(v->cval.imag, format_code, precision, 0, NULL); if (!im) { PyErr_NoMemory(); goto done; } } else { /* Format imaginary part with sign, real part without. Include parens in the result. */ // 将实部浮点数变成字符串 pre = PyOS_double_to_string(v->cval.real, format_code, precision, 0, NULL); if (!pre) { PyErr_NoMemory(); goto done; } re = pre; // 将虚部浮点数变成字符串 im = PyOS_double_to_string(v->cval.imag, format_code, precision, Py_DTSF_SIGN, NULL); if (!im) { PyErr_NoMemory(); goto done; } // 用什么括号包围起来 lead = "("; tail = ")"; } result = PyUnicode_FromFormat("%s%s%sj%s", lead, re, im, tail); done: PyMem_Free(im); PyMem_Free(pre); return result; }
我们现在修改源程序将上面的 () 两个括号变成 [],编译之后执行的结果如下所示:
可以看到括号变成了 [] 。
到此,相信大家对“Python虚拟机中复数的实现原理是什么”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是亿速云网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!
免责声明:本站发布的内容(图片、视频和文字)以原创、转载和分享为主,文章观点不代表本网站立场,如果涉及侵权请联系站长邮箱:is@yisu.com进行举报,并提供相关证据,一经查实,将立刻删除涉嫌侵权内容。