呼叫協定 (Call Protocol)

CPython 支援兩種不同的呼叫協定：tp_call 和 vectorcall（向量呼叫）。

tp_call 協定

設定 tp_call 的類別之實例都是可呼叫的。該擴充槽 (slot) 的簽章為：

PyObject *tp_call(PyObject *callable, PyObject *args, PyObject *kwargs);

要達成一個呼叫會使用一個 tuple（元組）表示位置引數、一個 dict 表示關鍵字引數，類似於 Python 程式碼中的 callable(*args, **kwargs)。args 必須不為 NULL（如果沒有引數，會使用一個空 tuple），但如果沒有關鍵字引數，kwargs 可以是 NULL。

這個慣例不僅會被 tp_call 使用，tp_new 和 tp_init 也這樣傳遞引數。

使用 PyObject_Call() 或其他呼叫 API 來呼叫一個物件。

Vectorcall 協定

3.9 版新加入.

Vectorcall 協定是在 PEP 590 被引入的，它是使函式呼叫更加有效率的附加協定。

經驗法則上，如果可呼叫物件有支援，CPython 於內部呼叫中會更傾向使用 vectorcall。然而，這並不是一個硬性規定。此外，有些第三方擴充套件會直接使用 tp_call（而不是使用 PyObject_Call()）。因此，一個支援 vectorcall 的類別也必須實作 tp_call。此外，無論使用哪種協定，可呼叫物件的行為都必須是相同的。要達成這個目的的推薦做法是將 tp_call 設定為 PyVectorcall_Call()。這值得一再提醒：

警告

一個支援 vectorcall 的類別必須也實作具有相同語義的 tp_call。

如果一個類別的 vectorcall 比 tp_call 慢，就不應該實作 vectorcall。例如，如果被呼叫者需要將引數轉換為 args tuple（引數元組）和 kwargs dict（關鍵字引數字典），那麼實作 vectorcall 就沒有意義。

類別可以透過啟用 Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL 旗標並將 tp_vectorcall_offset 設定為物件結構中有出現 vectorcallfunc 的 offset 來實作 vectorcall 協定。這是一個指向具有以下簽章之函式的指標：

typedef PyObject *(*vectorcallfunc)(PyObject *callable, PyObject *const *args, size_t nargsf, PyObject *kwnames)

• callable 是指被呼叫的物件。

• args 是一個 C 語言陣列 (array)，包含位置引數與後面

  關鍵字引數的值。如果沒有引數，這個值可以是 NULL。

• nargsf 是位置引數的數量加上可能會有的

  PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET 旗標。如果要從 nargsf 獲得實際的位置引數數量，請使用 PyVectorcall_NARGS()。

• kwnames 是一個包含所有關鍵字引數名稱的 tuple；

  換句話說，就是 kwargs 字典的鍵。這些名字必須是字串（str 或其子類別的實例)，並且它們必須是不重複的。如果沒有關鍵字引數，那麼 kwnames 可以用 NULL 代替。

PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET

如果在 vectorcall 的 nargsf 引數中設定了此旗標，則允許被呼叫者臨時更改 args[-1] 的值。換句話說，args 指向向量中的引數 1（不是 0）。被呼叫方必須在回傳之前還原 args[-1] 的值。

對於 PyObject_VectorcallMethod()，這個旗標的改變意味著可能是 args[0] 被改變。

當可以以幾乎無代價的方式（無需佔據額外的記憶體）來達成，那麼會推薦呼叫者使用 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET。這樣做會讓如 bound method（繫結方法）之類的可呼叫函式非常有效地繼續向前呼叫（這類函式包含一個在首位的 self 引數）。

要呼叫一個實作了 vectorcall 的物件，請就像其他可呼叫物件一樣使用呼叫 API 中的函式。PyObject_Vectorcall() 通常是最有效率的。

備註

在 CPython 3.8 中，vectorcall API 和相關函式暫定以帶開頭底線的名稱提供：_PyObject_Vectorcall、_Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL、_PyObject_VectorcallMethod、_PyVectorcall_Function、_PyObject_CallOneArg、_PyObject_CallMethodNoArgs、_PyObject_CallMethodOneArg。此外，PyObject_VectorcallDict 也以 _PyObject_FastCallDict 名稱提供。這些舊名稱仍有被定義，做為不帶底線的新名稱的別名。

遞迴控制

在使用 tp_call 時，被呼叫者不必擔心遞迴：CPython 對於使用 tp_call 的呼叫會使用 Py_EnterRecursiveCall() 和 Py_LeaveRecursiveCall()。

為保證效率，這不適用於使用 vectorcall 的呼叫：被呼叫方在需要時應當使用 Py_EnterRecursiveCall 和 Py_LeaveRecursiveCall。

Vectorcall 支援 API

Py_ssize_t PyVectorcall_NARGS(size_t nargsf)

給定一個 vectorcall nargsf 引數，回傳引數的實際數量。目前等同於：

(Py_ssize_t)(nargsf & ~PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET)

然而，應使用 PyVectorcall_NARGS 函式以便將來需要擴充。

3.8 版新加入.

vectorcallfunc PyVectorcall_Function(PyObject *op)

如果 op 不支援 vectorcall 協定（因為型別不支援或特定實例不支援），就回傳 NULL。否則，回傳儲存在 op 中的 vectorcall 函式指標。這個函式不會引發例外。

這大多在檢查 op 是否支援 vectorcall 時能派上用場，可以透過檢查 PyVectorcall_Function(op) != NULL 來達成。

3.8 版新加入.

PyObject *PyVectorcall_Call(PyObject *callable, PyObject *tuple, PyObject *dict)

呼叫 callable 的 vectorcallfunc，其位置引數和關鍵字引數分別以 tuple 和 dict 格式給定。

這是一個專門函式，其目的是被放入 tp_call 擴充槽或是用於 tp_call 的實作。它不會檢查 Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL 旗標並且它不會退回 (fall back) 使用 tp_call。

3.8 版新加入.

物件呼叫 API

有多個函式可被用來呼叫 Python 物件。各個函式會將其引數轉換為被呼叫物件所支援的慣用形式 – 可以是 tp_call 或 vectorcall。為了儘可能減少轉換的進行，請選擇一個適合你所擁有資料格式的函式。

下表總結了可用的函式；請參閱各個說明文件以瞭解詳情。

函式	callable	args	kwargs
PyObject_Call()	PyObject *	tuple	dict/NULL
PyObject_CallNoArgs()	PyObject *	---	---
PyObject_CallOneArg()	PyObject *	一個物件	---
PyObject_CallObject()	PyObject *	tuple/NULL	---
PyObject_CallFunction()	PyObject *	format	---
PyObject_CallMethod()	物件 + char*	format	---
PyObject_CallFunctionObjArgs()	PyObject *	可變引數	---
PyObject_CallMethodObjArgs()	物件 + 名稱	可變引數	---
PyObject_CallMethodNoArgs()	物件 + 名稱	---	---
PyObject_CallMethodOneArg()	物件 + 名稱	一個物件	---
PyObject_Vectorcall()	PyObject *	vectorcall	vectorcall
PyObject_VectorcallDict()	PyObject *	vectorcall	dict/NULL
PyObject_VectorcallMethod()	引數 + 名稱	vectorcall	vectorcall

PyObject *PyObject_Call(PyObject *callable, PyObject *args, PyObject *kwargs)

返回值：新的引用。 Part of the Stable ABI.

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable，附帶由 tuple args 所給定的引數及由字典 kwargs 所給定的關鍵字引數。

args 必須不為 NULL；如果不需要引數，請使用一個空 tuple。如果不需要關鍵字引數，則 kwargs 可以為 NULL。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

這等價於 Python 運算式 callable(*args, **kwargs)。

PyObject *PyObject_CallNoArgs(PyObject *callable)

Part of the Stable ABI since version 3.10.

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable 並不附帶任何引數。這是不帶引數呼叫 Python 可呼叫物件的最有效方式。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

3.9 版新加入.

PyObject *PyObject_CallOneArg(PyObject *callable, PyObject *arg)

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable 並附帶正好一個位置引數 arg 而沒有關鍵字引數。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

3.9 版新加入.

PyObject *PyObject_CallObject(PyObject *callable, PyObject *args)

返回值：新的引用。 Part of the Stable ABI.

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable，附帶由 tuple args 所給定的引數。如果不需要傳入引數，則 args 可以為 NULL。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

這等價於 Python 運算式 callable(*args)。

PyObject *PyObject_CallFunction(PyObject *callable, const char *format, ...)

返回值：新的引用。 Part of the Stable ABI.

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable，附帶數量可變的 C 引數。這些 C 引數使用 Py_BuildValue() 風格的格式字串來描述。格式可以為 NULL，表示沒有提供任何引數。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

這等價於 Python 運算式 callable(*args)。

注意，如果你只傳入 PyObject* 引數，則 PyObject_CallFunctionObjArgs() 是另一個更快速的選擇。

3.4 版更變: 這個 format 的型別已從 char * 更改。

PyObject *PyObject_CallMethod(PyObject *obj, const char *name, const char *format, ...)

返回值：新的引用。 Part of the Stable ABI.

呼叫 obj 物件中名為 name 的 method 並附帶數量可變的 C 引數。這些 C 引數由 Py_BuildValue() 格式字串來描述，並應當生成一個 tuple。

格式可以為 NULL，表示沒有提供任何引數。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

這等價於 Python 運算式 obj.name(arg1, arg2, ...)。

注意，如果你只傳入 PyObject* 引數，則 PyObject_CallMethodObjArgs() 是另一個更快速的選擇。

3.4 版更變: name 和 format 的型別已從 char * 更改。

PyObject *PyObject_CallFunctionObjArgs(PyObject *callable, ...)

返回值：新的引用。 Part of the Stable ABI.

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable，附帶數量可變的 PyObject* 引數。這些引數是以位置在 NULL 後面、數量可變的參數來提供。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

這等價於 Python 運算式 callable(arg1, arg2, ...)。

PyObject *PyObject_CallMethodObjArgs(PyObject *obj, PyObject *name, ...)

返回值：新的引用。 Part of the Stable ABI.

呼叫 Python 物件 obj 中的一個 method，其中 method 名稱由 name 中的 Python 字串物件給定。被呼叫時會附帶數量可變的 PyObject* 引數。這些引數是以位置在 NULL 後面、且數量可變的參數來提供。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

PyObject *PyObject_CallMethodNoArgs(PyObject *obj, PyObject *name)

不附帶任何引數地呼叫 Python 物件 obj 中的一個 method，其中 method 名稱由 name 中的 Python 字串物件給定。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

3.9 版新加入.

PyObject *PyObject_CallMethodOneArg(PyObject *obj, PyObject *name, PyObject *arg)

附帶一個位置引數 arg 地呼叫 Python 物件 obj 中的一個 method，其中 method 名稱由 name 中的 Python 字串物件給定。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

3.9 版新加入.

PyObject *PyObject_Vectorcall(PyObject *callable, PyObject *const *args, size_t nargsf, PyObject *kwnames)

呼叫一個可呼叫的 Python 物件 callable。附帶引數與 vectorcallfunc 的相同。如果 callable 支援 vectorcall，則它會直接呼叫存放在 callable 中的 vectorcall 函式。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

3.9 版新加入.

PyObject *PyObject_VectorcallDict(PyObject *callable, PyObject *const *args, size_t nargsf, PyObject *kwdict)

附帶與在 vectorcall 協定中傳入的相同位置引數來呼叫 callable，但會加上以字典 kwdict 格式傳入的關鍵字引數。args 陣列將只包含位置引數。

無論內部使用了哪一種協定，都會需要進行引數的轉換。因此，此函式應該只有在呼叫方已經擁有一個要作為關鍵字引數的字典、但沒有作為位置引數的 tuple 時才被使用。

3.9 版新加入.

PyObject *PyObject_VectorcallMethod(PyObject *name, PyObject *const *args, size_t nargsf, PyObject *kwnames)

使用 vectorcall 呼叫慣例來呼叫一個 method。method 的名稱以 Python 字串 name 的格式給定。被呼叫 method 的物件為 args[0]，而 args 陣列從 args[1] 開始的部分則代表呼叫的引數。必須傳入至少一個位置引數。nargsf 為包括 args[0] 在內的位置引數的數量，如果 args[0] 的值可能被臨時改變則要再加上 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET。關鍵字引數可以像在 PyObject_Vectorcall() 中一樣被傳入。

如果物件具有 Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR 特性，這將以完整的 args 向量作為引數來呼叫 unbound method（未繫結方法）物件。

成功時回傳結果，或在失敗時引發一個例外並回傳 NULL。

3.9 版新加入.

呼叫支援 API

int PyCallable_Check(PyObject *o)

Part of the Stable ABI.

判定物件 o 是否為可呼叫的。如果物件是可呼叫物件則回傳 1，其他情況回傳 0。這個函式不會呼叫失敗。