Python 在语义上是 100 % 纯面向对象，Java 在语义上是“混合模型”

[已关闭问题] 关闭于 2025-08-30 18:58

Python 在语义上是 100 % 纯面向对象：
- 一切皆对象（包括字面量 42、True、len 本身）。
- 所有对象都有身份（id）、类型（type）、值（value），都能接收消息（方法调用）。
- 没有“基本类型 vs 对象”的区分，因此变量只是“名字→对象”的绑定。
- - Java 在语义上是“混合模型”：
    - 保留 int, double, boolean 等非对象的原始类型（primitive）。
    - 这些原始类型没有方法、没有继承、不能放进 Object[]，必须用装箱类（Integer, Double）才能享受对象待遇。
    - 因此 Java 无法宣称“一切皆为对象”——这就是它“不完全面向对象”的典型证据。
  实现层面
  - Java 把基本类型的值直接放在栈帧里，是为了性能；
  - Python 把所有对象放在堆里，只是实现策略，并不影响“一切皆对象”的语义声明。

_java_python | 小虾三级 | 园豆：1050
提问于：2025-08-30 18:45

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所有回答(1)

为什么要有“统一的最小结构”？

Python 里一切皆为对象：整数 42、列表 [1,2]、函数 len、类 int 本身……
C 是静态类型，必须提前知道“这块内存有多大、里面有什么”。
于是 CPython 定义了最小可识别头 PyObject（含引用计数 + 类型指针），后面爱加多少字段再加。
→ 任何对象都能被当作 PyObject * 安全地传递。

为什么引用计数要放在 PyObject 里？

CPython 用引用计数做垃圾回收。

为什么类型信息也放在 PyObject 里？

Python 是动态类型，type(x) 必须能在运行时回答。
把 ob_type 指针塞进头部，解释器就能：
‑ 找到对象的类（ob_type）
‑ 找到类的方法表（ob_type->tp_methods 等）
‑ 实现多态调用（obj->ob_type->tp_repr(obj)）
PyObject 就是 CPython 的“对象通行证”：少了它，解释器连怎么分配、怎么回收、怎么找方法都无从下手。

CPython 源码中，PyObject * 是一个指向对象结构体的指针，它是 Python 所有对象的“最小公共祖先”：

typedef struct _object {
Py_ssize_t ob_refcnt; // 引用计数
struct _typeobject *ob_type; // 类型指针
} PyObject; 外只暴露 PyObject 这个名字，隐藏底层 struct _object，struct _object 是结构体的标签名（tag）只在结构体内部可见

PyObject 是类型别名（typedef 名），对外使用。使用时直接写 PyObject obj;不用写struct _object obj

这个结构体非常小，只包含两个字段：

ob_refcnt：引用计数，用于垃圾回收。
ob_type：指向类型对象的指针（也就是你熟悉的 Python 的 type(obj)）。

继承 PyObject 的对象长啥样？

比如一个自定义对象：
c

typedef struct {
    PyObject_HEAD  // 展开后是 PyObject 的成员
    int my_value;
} MyObject;

MyObject 的第一个成员就是 PyObject，所以你可以把 MyObject* 当作 PyObject* 来用。

在 C 语言里谈“继承”，本质上就是把父结构体完整地嵌（放）在子结构体的最前面，除此之外没有别的魔法—没有 extends，没有自动向上转型，也没有虚函数表，全靠“内存布局”+“强制类型转换”来手动实现。C 语言本身并没有“继承、多态”这两个语法概念

把“Python 变量”落到 CPython 的内存里，可以浓缩成三句话：

所有“真正的对象”都是一块堆上的结构体，这块结构体的第一个字段一定是 PyObject（或变长版 PyVarObject）
所以“继承”体现在 C 层面就是：
对象内存布局 = [ PyObject 头部 | 子类私有字段 ]
名字空间里只存“一级指针”——PyObject *，不是二级指针
- 全局名字空间：对应 PyDictObject，键是字符串，值是 PyObject *
- 局部名字空间：CPython 3.11 之前是 PyDictObject，3.11 起有了更紧凑的 PyLocalsArray，但同样存的是 PyObject *
- 闭包、类属性、实例 __dict__ 同理，值都是 8 字节（64 位机）指针。
变量名只是字典里的键，给这块指针起了个人类可读的“标签”
locals["lst"] -----> PyListObject 在堆上的地址

变量名本身不额外占“二级”间接层；真正多出来的一跳来自 “名字空间 → 对象” 这一步。

Python 层：      lst = [1, 2, 3]

C 层：
    locals (PyDictObject)
    +---------+
    | key     | value (PyObject *)
    | "lst"   | 0x7f8e3c2a1b00  ----------> [PyObject_HEAD | ob_size=3 | *ob_item]
    +---------+
没有 PyObject **；
没有“二级指针”；
变量名 "lst" 只是字典键，指向唯一的 PyListObject。

“所有对象都继承自 PyObject，变量名只是给指向堆对象的指针贴的标签。

PyListObject 里面又是一块连续的“一级指针”数组，专门用来存放列表元素

_java_python | 园豆：1050 (小虾三级) | 2025-08-30 18:58

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