mylist.reverse() 和 list.reverse(mylist) 是如何执行的？

Question

大概两者mylist.reverse()和list.reverse(mylist)最终reverse_slice在listobject.cvialist_reverse_impl或 中执行PyList_Reverse。但他们实际上是如何到达那里的？从 Python 表达式到该 C 文件中的 C 代码的路径是什么？是什么将它们联系起来？它们经历了这两个反向函数中的哪一个（如果有的话）？

赏金更新：Dimitris 的回答（更新 2：我的意思是原始版本，现在扩展之前）及其下面的评论解释了部分内容，但我仍然缺少一些东西，希望看到一个全面的答案。

• 来自两个 Python 表达式的两条路径如何收敛？如果我理解正确，反汇编和讨论字节码以及堆栈会发生什么，特别是LOAD_METHOD，将澄清这一点。（正如 Dimitris 回答下的评论所做的那样。）
• 什么是压入堆栈的“未绑定方法”？它是“C 函数”（哪个？）还是“Python 对象”？
• 我怎么知道它list_reverse是listobject.c.h文件中的函数？我不认为 Python 解释器就像“让我们寻找一个听起来相似的文件和一个听起来相似的函数”。我宁愿怀疑该list类型是在某处定义的，并且以某种方式在名称“”下“注册” list，并且该reverse函数在名称“ reverse”下“注册”（也许这就是LIST_REVERSE_METHODDEF宏的作用？）。
• 我对（对于这个问题）堆栈帧、参数处理和类似的东西不感兴趣（所以可能里面 发生的事情不多call_function）。真正让我感兴趣的是我最初所说的，从 Python 表达式到该 C 文件中的 C 代码的路径。最好是如何找到这样的路径。

解释我的动机：对于另一个问题，我想知道当我调用list.reverse(mylist). 我相当有信心通过浏览和搜索名称找到了它。但我想更加确定，并且更好地理解这些联系。

Answer 1

PyList_Reverse 是 C-API 的一部分，如果您在 C 中操作 Python 列表，您会调用它，在这两种情况下都不会使用它。

这些都经过list_reverse_impl（实际上是list_reverse哪个包装list_reverse_impl），它是同时实现list.reverse和的C 函数list_instance.reverse。

这两个调用都由call_functionin处理，在为它们生成ceval的CALL_METHOD操作码执行后到达那里（dis.dis查看它的语句）。call_function在 Python 3.8 中进行了大量更改（引入了PEP 590），因此从那时起发生的事情可能是一个太大的主题，无法在单个问题中讨论。

附加问题：

来自两个python表达式的两条路径如何收敛？如果我理解正确，反汇编和讨论字节码以及堆栈会发生什么，特别是LOAD_METHOD，将澄清这一点。

让我们在两个表达式编译为各自的字节码表示后开始：

l = [1, 2, 3, 4]

案例A，因为l.reverse()我们有：

1           0 LOAD_NAME                0 (l)
            2 LOAD_METHOD              1 (reverse)
            4 CALL_METHOD              0
            6 RETURN_VALUE

情况 B，因为list.reverse(l)我们有：

1           0 LOAD_NAME                0 (list)
            2 LOAD_METHOD              1 (reverse)
            4 LOAD_NAME                2 (l)
            6 CALL_METHOD              1
            8 RETURN_VALUE

我们可以放心地忽略RETURN_VALUE操作码，这里并不重要。

让我们专注于每个操作代码的单独实现，即LOAD_NAME,LOAD_METHOD和CALL_METHOD。我们可以通过查看对它调用的操作来了解什么被推送到值堆栈上。（注意，它被初始化为指向位于每个表达式的框架对象内的值堆栈。）

LOAD_NAME：

在这种情况下执行的操作非常简单。给定我们的名字，l或者list在每种情况下，（每个名字都可以在 `co->co_names 中找到，一个存储我们在代码对象中使用的名字的元组），步骤是：

1. 寻找里面的名字locals。如果找到，转4。
2. 寻找里面的名字globals。如果找到，转4。
3. 寻找里面的名字builtins。如果找到，转4。
4. 如果找到，则将名称表示的值压入堆栈。否则，名称错误。

在情况 A 中，名称l可在全局变量中找到。在情况 B 中，它可以在内置函数中找到。所以，在 之后LOAD_NAME，堆栈看起来像：

案例一： stack_pointer -> [1, 2, 3, 4]

案例B： stack_pointer -> <type list>

LOAD_METHOD：

首先，我不应该认为只有在执行属性访问（即obj.attr）时才会生成此操作码。您也可以获取一个方法并通过a = obj.attrthen调用它，a()但这会导致CALL_FUNCTION生成一个操作码（更多信息请参见下文）。

加载可调用对象的名称后（reverse在这两种情况下），我们都会在堆栈顶部的对象（[1, 2, 3, 4]或list）中搜索名为 的方法reverse。这是通过_PyObject_GetMethod，其文档说明：

如果找到方法，则返回 1，如果它是来自__dict__使用描述符协议的常规属性或返回的内容，则返回0 。

当我们reverse通过列表对象的实例访问属性 ( )时，只能在案例 A 中找到方法。在情况 B 中，在调用描述符协议后返回可调用对象，因此返回值为 0（但我们当然会取回对象！）。

在这里，我们对返回的值产生分歧：

情况 A：

SET_TOP(meth);
PUSH(obj);  // self

我们有一个SET_TOP后跟一个PUSH. 我们将方法移到堆栈顶部，然后再次压入该值。在这种情况下，stack_pointer现在看起来：

stack_pointer -> [1, 2, 3, 4]
                 <reverse method of lists>

在情况 B 中，我们有：

SET_TOP(NULL);
Py_DECREF(obj);
PUSH(meth);

再次 aSET_TOP后跟 a PUSH。obj(ie list)的引用计数减少了，因为据我所知，它不再需要了。在这种情况下，堆栈现在看起来像这样：

stack_pointer -> <reverse method of lists>
                 NULL

对于情况 B，我们有一个额外的LOAD_NAME. 按照前面的步骤，案例 B 的堆栈现在变为：

stack_pointer -> [1, 2, 3, 4]
                 <reverse method of lists>
                 NULL

很相似。

CALL_METHOD：

这不会对堆栈进行任何修改。这两种情况都会导致调用call_function传递线程状态、堆栈指针和位置参数 ( oparg)的数量。

唯一的区别在于用于传递位置参数的表达式。

对于案例 A，我们需要考虑self应该作为第一个位置参数插入的隐式。由于为它生成的操作码并不表示位置参数已被传递（因为没有明确传递）：

4 CALL_METHOD              0

我们调用call_functionwithoparg + 1 = 0 + 1 = 1来表示堆栈中存在一个位置参数 ( [1, 2, 3, 4])。

在情况 B 中，我们明确地将实例作为第一个参数传递，这是考虑到的：

6 CALL_METHOD              1

所以调用call_function可以立即oparg作为位置参数的值传递。

什么是压入堆栈的“未绑定方法”？它是“C 函数”（哪个？）还是“Python 对象”？

它是一个围绕 C 函数的 Python 对象。Python 对象是一个方法描述符，它包装的 C 函数是list_reverse.

所有内置方法和函数都是用 C 实现的。在初始化期间，CPython 会初始化所有内置函数（参见list 此处）并为所有方法添加包装器。这些包装器（对象）是用于实现方法和函数的描述符。

当一个方法通过它的一个实例从一个类中检索出来时，它被称为绑定到那个实例。这可以通过查看__self__分配给它的属性来看到：

m = [1, 2, 3, 4].reverse
m()                        # use __self__ 
print(m.__self__)          # [4, 3, 2, 1]

即使没有限定它的实例，仍然可以调用此方法。它绑定到那个实例。（注意：这是由CALL_FUNCTION操作码处理的，而不是由操作码处理LOAD/CALL_METHOD的）。

未绑定方法是尚未绑定到实例的方法。list.reverse未绑定，它正在等待通过实例调用以绑定到它。

未绑定的东西并不意味着它不能被调用，list.reverse如果你self自己明确地将参数作为参数传递，它就可以被调用。请记住，方法只是self在绑定到实例后作为第一个参数隐式传递的特殊函数（除其他外）。

我怎么知道它list_reverse是 listobject.ch 文件中的函数？

这很简单，您可以看到列表的方法在listobject.c. LIST_REVERSE_METHODDEF只是一个宏，当被替换时，将list_reverse函数添加到该列表中。然后tp_methods将列表的 包装在函数对象中，如前所述。

这里的事情可能看起来很复杂，因为 CPython 使用内部工具参数诊所来自动处理参数。这有点移动定义，稍微混淆。