Python的类型“对象”究竟是什么？

Question

我刚开始学习Python，发现类型系统有点难理解。我有很多问题，但主要是想简单明了地说一下：文档中提到：

“Python程序中的所有数据都是通过对象来表示的……每个对象都有一个身份、一个类型和一个值。”

这没问题。但除了这点，文档并没有详细说明“对象”到底是什么。例如，文档甚至没有提到这些“对象”支持点操作符——在我看来，它们可能只是一些在内存中的数据结构，用户只能通过 id()、type() 等函数来接触到它们。不过我了解到，文档中提到的“类实例”类型对象有一些底层的元对象接口，可能和这个类似。举个例子：

如果我在一个类实例“x”上这样做：

x.__class__.__name__

我能得到它的类名。我明白这一点。文档中描述了 __class__ 和 __name__ 属性，分别对应于 类实例 和 类 类型对象。如果我这样做 [].__class__.__name__，我得到“list”。同样， int(1).__class__.__name__ 会给我“int”。但我对底层到底发生了什么还是有些模糊，我想要一些澄清。所以我的问题是：

• type 类型的“对象”和“类实例”类型的对象之间有什么关系？
• 我可以假设内置类型对象的~元API和“类实例”类型对象的API是一样的吗？
• 如果是的话，这个接口是什么，在哪里有文档？
• 一般来说，和内置类型对应的“对象”到底是什么，它们是如何实现的？

Answer 1

在Python中，类型其实就是普通的对象，就像其他任何东西一样（所有东西都是对象）。一个对象是类型还是实例，主要看它的用途和角色。

类，或者说类型，是一个对象，它包含了如何构造某种类型对象的信息，以及这种对象可以做些什么。

在Python 3中，类和类型基本上是一样的。通常我们用“类”这个词来描述复杂的类型（比如库里的类型或者用户自己定义的类型），而“类型”这个词则用来描述基本的原始类型（例如整数、字符串、列表）或者一般的任何类型。

（我不太确定一些内置类型的实现方式是否和用户定义的类型不同；首先，市面上有好几种Python解释器，它们可能会有所不同。重要的是，从概念上讲，内置类型和用户定义类型没有区别。）

一个实例是通过其类型对象的信息构造出来的对象，它的行为符合其类型对象所描述的特性。

实例对象通过__class__属性与它们的类型对象相连接（不过用type()函数来获取对象的类型会更好）。这种连接就是一个对象对另一个对象的普通引用，除了这个引用会被解释器用来实现子类化和反射外，没有什么特别的地方。有时候，这种连接甚至可以在运行时改变。

Answer 2

你问的问题有点难懂。

类型就是类的类别。在Python中，类本身也是对象，你可以像对待其他对象一样使用它们，比如传递、赋值给变量等等。如果你问一个类它的类别是什么，答案就是 type。如果你问一个类的 实例 它的类别是什么，那当然会得到这个类的名字。

>>> type(int)
<type 'type'>
>>> type(1)
<type 'int'>

>>> class Foo(object):
...   pass
>>> type(Foo)
<type 'type'>
>>> obj = Foo()
>>> type(obj)
<class '__main__.Foo'>

（这里的 函数 type(x) 是另一种获取 x.__class__ 的方式。）

Answer 3

我先回答第1和第2个问题，然后是第4个，最后是第3个：

• “‘对象’类型和‘类实例’类型对象之间有什么关系？”
• “我可以假设内置类型对象的~meta API和‘类实例’类型对象的API是一样的吗？”

它们是一样的，没错，它们共享一个共同的API。当文档提到内置类型是“对象”，或者类实例是“对象”，或者类本身是“对象”时……它们指的都是同一种语言结构。

• “一般来说，什么是‘对象’……”

对象是Python中的一个基础语言特性，支持属性和行为，和其他面向对象编程语言（OOPL）类似。所有Python对象都有一个类，和其他基于类的OOPL一样。object类是Python类层次结构的基础。因此，所有类都是object类的子类，所有前面提到的“对象”和object的实例都是通过继承而来的。

首先要明确的是，在Python（2.2及以上版本）中，“类型”和“类”实际上是同一个意思（在大多数情况下）。所以“int”和其他所谓的内置类型都是类（当然它们也被表示为对象）。例如，x = int(1) 这行代码调用了int类（对象）来构造一个int实例对象x。

可以说，Python中有两种类型的对象；“类型”对象，或者说代表类型的对象，以及“非类型”对象——那些不代表类型的对象。但同样可以说，有两种整数；零和非零。这并没有太大意义：在Python中，所有东西都是对象，包括类。由于类形成了一种对象，它们都是一个叫“type”的类的实例。类型对象本身也是类型的一个实例。注意，你可以通过检查类对象的_bases_属性来查看类的继承层次结构。在所有情况下，它最终都指向object类——当然是这样。有关更多细节，请参见这个链接。

• “……这些内容在哪里有文档？”

这个问题问得很好。应该在数据模型部分的语言参考中有所涉及，但实际上只是简单提了一下。对象对象的构造函数object（这听起来有道理）是内置的，并与其他内置函数一起在这里有文档说明。此外，《类章节》在《Python教程》中也稍微涉及了一下这个领域。