之前我们提到了泛型 API，这类 API 的特点是可以处理任意类型的对象，举个例子。
// 返回对象的长度 PyObject_Size // 返回对象的某个属性 PyObject_GetAttr // 返回对象的哈希值 PyObject_Hash // 将对象转成字符串返回 PyObject_Str
对应到 Python 代码中，就是下面这个样子。
# PyObject_Size print(len("古明地觉")) print(len([1, 2, 3])) """ 4 3 """ # PyObject_GetAttr print(getattr("古明地觉", "lower")) print(getattr([1, 2, 3], "append")) print(getattr({}, "update")) """ <built-in method lower of str object at 0x7f081aa7e920> <built-in method append of list object at 0x7f081adc1100> <built-in method update of dict object at 0x7f081aa8fd80> """ # PyObject_Hash print(hash("古明地觉")) print(hash(2.71)) print(hash(123)) """ 8152506393378233203 1637148536541722626 123 """ # PyObject_Str print(str("古明地觉")) print(str(object())) """ 古明地觉 <object object at 0x7fdfa0209d10> """
这些 API 能处理任意类型的对象，这究竟是怎么办到的？要想搞清楚这一点，还是要从 PyObject 入手。
我们知道对象在 C 看来就是一个结构体实例，并且结构体嵌套了 PyObject。
# 创建一个列表，让变量 var 指向它 var = [1, 2, 3] # 创建一个浮点数，让变量 var 指向它 var = 2.71
列表对应的结构体是 PyListObject，浮点数对应的结构体是 PyFloatObject，变量 var 是指向对象的指针。那么问题来了，凭啥一个变量可以指向不同类型的对象呢？或者说变量和容器里面为什么可以保存不同对象的指针呢？
原因在前面的文章中解释的很详细了，因为对象的指针会统一转成 PyObject * 之后再交给变量保存，以创建列表为例。
当然创建浮点数也是同理，因此变量和容器里的元素本质上就是一个泛型指针 PyObject *。而对象的指针在交给变量保存的时候，也都会先转成 PyObject *，因为不管什么对象，它底层的结构体都嵌套了 PyObject。正是因为这个设计，变量才能指向任意的对象。
所以 Python 变量相当于一个便利贴，可以贴在任意对象上。
不过问题来了，由于对象的指针会统一转成 PyObject * 之后再交给变量保存，那么变量怎么知道自己指向的是哪种类型的对象呢？相信你肯定知道答案：通过 ob_type 字段。
对象对应的结构体可以有很多个字段，比如 PyListObject，但变量能看到的只有前两个字段。至于之后的字段是什么，则取决于对象的类型，总之对变量来说是不可见的，因为它是 PyObject *。
所以变量会先通过 ob_type 字段获取对象的类型，如果 ob_type 字段的值为 &PyList_Type，那么变量指向的就是 PyListObject。如果 ob_type 字段的值为 &PyFloat_Type，那么变量指向的就是 PyFloatObject，其它类型同理。
当得到了对象的类型，那么再转成相应的指针即可，假设 ob_type 是 &PyList_Type，那么变量会再转成 PyListObject *，这样就可以操作列表的其它字段了。
所以我们再总结一下：
变量和容器里的元素只能保存相同的指针类型，而不同类型的对象，其底层的结构体是不同的。但这些结构体无一例外都嵌套了 PyObject，因此它们的指针会统一转成 PyObject * 之后再交给变量保存。
然后变量在操作对象时，会先通过 ob_type 判断对象的类型，假如是 &PyList_Type，那么会再转成 PyListObject *，其它类型同理。
相信你已经知道为什么泛型 API 可以处理任意类型的对象了，以 PyObject_GetAttr 为例，它内部会调用类型对象的 tp_getattro。
// 等价于 getattr(v, name) PyObject * PyObject_GetAttr(PyObject *v, PyObject *name) { // 获取对象 v 的类型对象 PyTypeObject *tp = Py_TYPE(v); PyObject* result = NULL; // 如果类型对象实现了 tp_getattro，那么进行调用 // 等价于 Python 中的 type(v).__getattr__(v, name) if (tp->tp_getattro != NULL) { result = (*tp->tp_getattro)(v, name); } // 否则会退化为 tp_getattr，它要求属性名称必须是 C 字符串 // 不过 tp_getattr 已经废弃，应该使用 tp_getattro else if (tp->tp_getattr != NULL) { const char *name_str = PyUnicode_AsUTF8(name); if (name_str == NULL) { return NULL; } result = (*tp->tp_getattr)(v, (char *)name_str); } // 否则说明对象 v 没有指定属性 else { PyErr_Format(PyExc_AttributeError, "'%.100s' object has no attribute '%U'", tp->tp_name, name); } return result; }
函数先通过 ob_type 找到对象的类型，然后通过类型对象的 tp_getattro 调用对应的属性查找函数。所以 PyObject_GetAttr 会根据对象的类型，调用不同的属性查找函数，因此这就是泛型 API 能处理任意对象的秘密。
我们再以 Python 为例：
class A: def __getattr__(self, item): return f"class：A，item：{item}" class B: def __getattr__(self, item): return f"class：B，item：{item}" a = A() b = B() print(getattr(a, "some_attr")) print(getattr(b, "some_attr")) """ class：A，item：some_attr class：B，item：some_attr """ # 以上等价于 print(type(a).__getattr__(a, "some_attr")) print(type(b).__getattr__(b, "some_attr")) """ class：A，item：some_attr class：B，item：some_attr """
在 Python 里的表现和源码是一致的，我们再举个 iter 的例子：
data = [1, 2, 3] print(iter(data)) print(type(data).__iter__(data)) """ <list_iterator object at 0x7fb8200f29a0> <list_iterator object at 0x7fb8200f29a0> """
如果一个对象支持迭代器操作，那么它的类型对象一定实现了 __iter__，通过 type(data) 可以获取到类型对象，然后将 data 作为参数调用 __iter__ 即可。
所以通过 ob_type 字段，这些泛型 API 实现了类似多态的效果，一个函数，多种实现。
