c - 使用指向外部变量的指针进行静态初始化

Question

我想了解 Python 导入系统的内部结构，包括粗略的地方。在 Python C API 中 documentation , 有这样一个粗略的地方的简洁引用:

This is so important that we’re going to pick the top of it apart still further:

PyObject_HEAD_INIT(NULL)

This line is a bit of a wart; what we’d like to write is:

PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)

as the type of a type object is “type”, but this isn’t strictly conforming C and some compilers complain.

为什么这不严格符合 C？为什么有些编译器毫无怨言地接受了这一点，而另一些则不接受？

我现在认为以下内容具有误导性，请跳至“实质性编辑”

向下滚动一页我认为是一条线索。此引述与初始化结构的另一个成员有关，但听起来像是同一个问题，这次进行了解释。

We’d like to just assign this to the tp_new slot, but we can’t, for portability sake, On some platforms or compilers, we can’t statically initialize a structure member with a function defined in another C module

这仍然让我有点困惑，部分原因是“模块”这个词的选择很奇怪。我认为第二个引用的意思是说依赖于对单独编译单元中函数的调用的静态初始化是非标准扩展。我仍然不明白为什么会这样。这是第一个引述中发生的事情吗？

实质性编辑:

PyObject_HEAD_INIT(NULL) 的使用建议在 PyTypeObject 实例初始化的最顶部。

PyTypeObject 的定义如下所示:

typedef struct _typeobject {
    PyObject_VAR_HEAD
    const char *tp_name; /* For printing, in format "<module>.<name>" */
    Py_ssize_t tp_basicsize, tp_itemsize; /* For allocation */

    /* Methods to implement standard operations */

    destructor tp_dealloc;

/*... lots more ... */

} PyTypeObject;

PyObject_HEAD_INIT(NULL) 宏用于初始化 PyTypeObject 实例的顶部。 PyTypeObject 定义的顶部由宏 PyObject_VAR_HEAD 创建。 PyObject_VAR_HEAD 是:

/* PyObject_VAR_HEAD defines the initial segment of all variable-size
 * container objects.  These end with a declaration of an array with 1
 * element, but enough space is malloc'ed so that the array actually
 * has room for ob_size elements.  Note that ob_size is an element count,
 * not necessarily a byte count.
 */
#define PyObject_VAR_HEAD               \
    PyObject_HEAD                       \
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
#define Py_INVALID_SIZE (Py_ssize_t)-1

反过来，PyObject_HEAD 扩展为:

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

_PyObject_HEAD_EXTRA 仅用于调试构建，通常会展开为空。由 PyObject_HEAD_INIT 宏初始化的成员是 ob_refcnt 和 ob_type。 ob_type 是我们想用 &PyType_Type 初始化的类型，但我们被告知这会违反 C 标准。 ob_type 指向一个 _typeobject，它被定义为 PyTypeObject(与我们试图初始化的结构相同)。我们使用 PyObject_HEAD_INIT 宏，它初始化这两个值，扩展如下:

#define PyObject_HEAD_INIT(type)        \
    _PyObject_EXTRA_INIT                \
    1, type,

因此我们从 1 开始引用计数并将成员指针设置为指向类型参数中的任何内容。 Python 文档说我们不能将类型参数设置为 PyType_Type 的地址，因为这不是严格的标准 C，所以我们接受 NULL。

PyType_Type 在下面几行的同一翻译单元中声明。

PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyType_Type; /* built-in 'type' */

PyAPI_DATA 在别处定义。它有几个不同的条件定义。

#define PyAPI_DATA(RTYPE) extern __declspec(dllexport) RTYPE
#define PyAPI_DATA(RTYPE) extern RTYPE

所以 Python API 文档说我们想用指向先前声明的 PyTypeObject 的指针初始化 PyTypeObject 的实例，该 PyTypeObject 是用 extern 限定符声明的。这会违反 C 标准中的哪些内容？

PyType_Type 的初始化发生在 .c 文件中。如上所述，初始化 PyTypeObject 的典型 Python 扩展将由使用此初始化编译的代码动态加载:

PyTypeObject PyType_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "type",                                     /* tp_name */
    sizeof(PyHeapTypeObject),                   /* tp_basicsize */
    sizeof(PyMemberDef),                        /* tp_itemsize */
    (destructor)type_dealloc,                   /* tp_dealloc */

/* ... lots more ... */
}

Answer 1

PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type)

生产

1, &PyType_Type

初始化字段

Py_ssize_t ob_refcnt;
struct _typeobject *ob_type;

PyType_Type 是用 PyAPI_DATA(PyTypeObject) PyType_Type 定义的，它产生

extern PyTypeObject PyType_Type;

可能带有 __declspec 限定符。 PyTypeObject 是 struct _typeobject 的类型定义，所以我们有

extern struct _typeobject PyType_Type;

因此 PyObject_HEAD_INIT(&PyType_Type) 将使用 struct _typeobject* 初始化 struct _typeobject* ob_type 字段 ... 这当然是有效的 C ，所以我不明白为什么他们说不是。