# 共通のオブジェクト構造体 (common object structure)

Python では、オブジェクト型を定義する上で数多くの構造体が使われます。この節では三つの構造体とその利用方法について説明します。

全ての Python オブジェクトは、オブジェクトのメモリ内表現の先頭部分にある少数のフィールドを完全に共有しています。 このフィールドは `PyObject` 型および `PyVarObject` 型で表現されます。 これらの型もまた、他の全ての Python オブジェクトの定義で直接または間接的に使われているマクロを使って定義されています。

`PyObject`

  全てのオブジェクト型はこの型を拡張したものです。 この型には、あるオブジェクトを指すポインタをオブジェクトとして Python から扱うのに必要な情報が入っています。 通常の "リリース" ビルドでは、この構造体にはオブジェクトの参照カウントとオブジェクトに対応する型オブジェクトだけが入っています。 実際には `PyObject` であることは宣言されていませんが、全ての Python オブジェクトへのポインタは `PyObject*` へキャストできます。 メンバにアクセスするには `Py_REFCNT` マクロと `Py_TYPE` マクロを使わなければなりません。

`PyVarObject`

  `PyObject` を拡張して、 `ob_size` フィールドを追加したものです。 この構造体は、 長さ (length) の概念を持つオブジェクトだけに対して使います。 この型が Python/C API で使われることはほとんどありません。 メンバにアクセスするには `Py_REFCNT` マクロ、 `Py_TYPE` マクロ、 `Py_SIZE` マクロを使わなければなりません。

`PyObject_HEAD`

  可変な長さを持たないオブジェクトを表現する新しい型を宣言するときに使うマクロです。 PyObject_HEAD マクロは次のように展開されます:

      PyObject ob_base;

  上にある `PyObject` のドキュメントを参照してください。

`PyObject_VAR_HEAD`

  インスタンスごとに異なる長さを持つオブジェクトを表現する新しい型を宣言するときに使うマクロです。 PyObject_VAR_HEAD マクロは次のように展開されます:

      PyVarObject ob_base;

  上にある `PyVarObject` のドキュメントを参照してください。

`Py_TYPE`(o)

  Python オブジェクトの `ob_type` メンバにアクセスするのに使うマクロです。 これは次のように展開されます:

      (((PyObject*)(o))->ob_type)

`Py_REFCNT`(o)

  Python オブジェクトの `ob_refcnt` メンバにアクセスするのに使うマクロです。 これは次のように展開されます:

      (((PyObject*)(o))->ob_refcnt)

`Py_SIZE`(o)

  Python オブジェクトの `ob_size` メンバにアクセスするのに使うマクロです。 これは次のように展開されます:

      (((PyVarObject*)(o))->ob_size)

`PyObject_HEAD_INIT`(type)

  新しい `PyObject` 型のための初期値に展開するマクロです。このマクロは次のように展開されます。

      _PyObject_EXTRA_INIT
      1, type,

`PyVarObject_HEAD_INIT`(type, size)

  新しい、 `ob_size` フィールドを含む `PyVarObject` 型のための初期値に展開するマクロです。このマクロは次のように展開されます。

      _PyObject_EXTRA_INIT
      1, type, size,

`PyCFunction`

  ほとんどの Python の呼び出し可能オブジェクトを C で実装する際に用いられている関数の型です。この型の関数は 2 つの `PyObject*` 型のパラメータを取り、 PyObject* 型の値を返します。戻り値を NULL にする場合、例外をセットしておかなければなりません。 NULL でない値を返す場合、戻り値は Python に関数の戻り値として公開される値として解釈されます。この型の関数は新たな参照を返さなければなりません。

`PyCFunctionWithKeywords`

  キーワード引数をとるPythonの呼び出し可能オブジェクトを C で実装する際に用いられている関数の型です: この型の関数は 3 つの `PyObject*` 型のパラメータをとり、 PyObject* 型の値を返します。戻り値の意味については、上記の `PyCFunction` を参照して下さい。

`PyMethodDef`

  拡張型のメソッドを記述する際に用いる構造体です。この構造体には 4 つのフィールドがあります:

  フィールド | C の型 | 意味
  --- | --- | ---
  `ml_name` | char * | メソッド名
  `ml_meth` | PyCFunction | C 実装へのポインタ
  `ml_flags` | int | 呼び出しをどのように行うかを示すフラグビット
  `ml_doc` | char * | docstring の内容を指すポインタ

`ml_meth` は C の関数ポインタです。関数は別の型で定義されていてもかまいませんが、常に `PyObject*` を返します。関数が `PyFunction` でない場合、メソッドテーブル内でキャストを行うようコンパイラが要求することになるでしょう。 `PyCFunction` では最初のパラメタが `PyObject*` 型であると定義していますが、固有の C 型を self オブジェクトに使う実装はよく行われています。

`ml_flags` フィールドはビットフィールドで、以下のフラグが入ります。 個々のフラグは呼び出し規約 (calling convention) や束縛規約 (binding convention) を表します。 呼び出し規約フラグでは、 `METH_VARARGS` および `METH_KEYWORDS` だけが組み合わせられます。 呼び出し規約フラグは束縛規約フラグと組み合わせられます。

`METH_VARARGS`

  `PyCFunction` 型のメソッドで典型的に使われる呼び出し規約です。関数は `PyObject*` 型の引数値を二つ要求します。最初の引数はメソッドの self オブジェクトです; モジュール関数の場合、これはモジュールオブジェクトです。第二のパラメタ (よく args と呼ばれます) は、全ての引数を表現するタプルオブジェクトです。パラメタは通常、 `PyArg_ParseTuple()` や `PyArg_UnpackTuple()` で処理されます。

`METH_KEYWORDS`

  このフラグを持つメソッドは `PyCFunctionWithKeywords` 型でなければなりません。 この関数は 3 つのパラメータを要求します: self 、 args 、およびキーワード引数全てからなる辞書です。 このフラグは `METH_VARARGS` と組み合わせて用いられなければならず、パラメタは通常 `PyArg_ParseTupleAndKeywords()` で処理されます。

`METH_NOARGS`

  引数のないメソッドは、 `METH_NOARGS` フラグをつけた場合、必要な引数が指定されているかをチェックしなくなります。こうしたメソッドは `PyCFunction` 型でなくてはなりません。第一のパラメタは self になり、モジュールかオブジェクトインスタンスへの参照を保持することになります。いずれにせよ、第二のパラメタは NULL になります。

`METH_O`

  単一のオブジェクト引数だけをとるメソッドは、 `PyArg_ParseTuple()` を引数 `"O"` にして呼び出す代わりに、 `METH_O` フラグつきで指定できます。メソッドは `PyCFunction` 型で、 self パラメタと単一の引数を表現する `PyObject*` パラメタを伴います。

以下の二つの定数は、呼び出し規約を示すものではなく、クラスのメソッドとして使う際の束縛方式を示すものです。モジュールに対して定義された関数で用いてはなりません。メソッドに対しては、最大で一つしかこのフラグをセットできません。

`METH_CLASS`

  メソッドの最初の引数には、型のインスタンスではなく型オブジェクトが渡されます。このフラグは組み込み関数 `classmethod()` を使って生成するのと同じ クラスメソッド (class method) を生成するために使われます。

`METH_STATIC`

  メソッドの最初の引数には、型のインスタンスではなく NULL が渡されます。このフラグは、 `staticmethod()` を使って生成するのと同じ 静的メソッド (static method) を生成するために使われます。

もう一つの定数は、あるメソッドを同名の別のメソッド定義と置き換えるかどうかを制御します。

`METH_COEXIST`

  メソッドを既存の定義を置き換える形でロードします。 METH_COEXIST を指定しなければ、デフォルトの設定にしたがって、定義が重複しないようスキップします。スロットラッパはメソッドテーブルよりも前にロードされるので、例えば sq_contains スロットはラップしているメソッド `__contains__()` を生成し、同名の PyCFunction のロードを阻止します。このフラグを定義すると、 PyCFunction はラッパオブジェクトを置き換える形でロードされ、スロットと連立します。 PyCFunctions の呼び出しはラッパオブジェクトの呼び出しよりも最適化されているので、こうした仕様が便利になります。

`PyMemberDef`

  type の C 構造体のメンバとして格納されている、ある型の属性を表す構造体です。この構造体のフィールドは以下のとおりです:

  フィールド | C の型 | 意味
  --- | --- | ---
  `name` | char * | メンバ名
  `type` | int | C 構造体の中のメンバの型
  `offset` | Py_ssize_t | そのメンバの type object 構造体中の場所の offset バイト数
  `flags` | int | フィールドが読み出し専用か書込み可能なのかを示すビットフラグ
  `doc` | char * | docstring の内容を指すポインタ

  `type` はたくさんのCの型を意味する `T_` マクロのうちの1つです。メンバが Python からアクセスされるとき、そのメンバは対応する Python の型に変換されます。

  マクロ名 | C の型
  --- | ---
  T_SHORT | short
  T_INT | int
  T_LONG | long
  T_FLOAT | 浮動小数点数
  T_DOUBLE | double
  T_STRING | char *
  T_OBJECT | PyObject *
  T_OBJECT_EX | PyObject *
  T_CHAR | char
  T_BYTE | char
  T_UBYTE | unsigned char
  T_UINT | unsigned int
  T_USHORT | unsigned short
  T_ULONG | unsigned long
  T_BOOL | char
  T_LONGLONG | long long
  T_ULONGLONG | unsigned long long
  T_PYSSIZET | Py_ssize_t

  `T_OBJECT` と `T_OBJECT_EX` が異なっているのは、 `T_OBJECT` はメンバが NULL だったときに `None` を返すのに対し、 `T_OBJECT_EX` は `AttributeError` を送出する点です。 `T_OBJECT_EX` は `T_OBJECT` より属性に対する `del` 文を正しくあつかうので、できれば `T_OBJECT` ではなく `T_OBJECT_EX` を使ってください。

  `flags` can be `0` for write and read access or `READONLY` for read-only access. Using `T_STRING` for `type` implies `READONLY`. `T_STRING` data is interpreted as UTF-8. Only `T_OBJECT` and `T_OBJECT_EX` members can be deleted. (They are set to NULL).

`PyGetSetDef`

  Structure to define property-like access for a type. See also description of the `PyTypeObject.tp_getset` slot.

  フィールド | C の型 | 意味
  --- | --- | ---
  名前 | char * | attribute name
  get | getter | C Function to get the attribute
  集合 | setter | optional C function to set or delete the attribute, if omitted the attribute is readonly
  doc | char * | optional docstring
  closure | void * | optional function pointer, providing additional data for getter and setter

  The `get` function takes one `PyObject*` parameter (the instance) and a function pointer (the associated `closure`):

      typedef PyObject *(*getter)(PyObject *, void *);

  It should return a new reference on success or NULL with a set exception on failure.

  `set` functions take two `PyObject*` parameters (the instance and the value to be set) and a function pointer (the associated `closure`):

      typedef int (*setter)(PyObject *, PyObject *, void *);

  In case the attribute should be deleted the second parameter is NULL. Should return `0` on success or `-1` with a set exception on failure.