讲师中心 微信公众号
AI工具推荐 视频效率加速

Python虚拟机中浮点数的实现原理是什么?

酷萱同学_2279

酷萱同学_2279

发布时间:2023-04-21 18:43:09

|

1128人浏览过

|

来源于亿速云

转载

    Float 数据结构

    在 cpython 虚拟机当中浮点数类型的数据结构定义如下所示:

    typedef struct {
        PyObject_HEAD
        double ob_fval;
    } PyFloatObject;

    上面的数据结构定义图示如下:

    Python虚拟机中浮点数的实现原理是什么

    • 在上面的数据结构当中最重要的一个字段就是 ob_fval,这个就是真实存储浮点数的地方。

    • ob_refcnt 就是对象的引用计数。

      立即学习“Python免费学习笔记(深入)”;

    • ob_type 就是对象的类型。

    浮点数的相关方法

    创建 float 对象

    和我们在前面所讨论到的元组和列表对象一样,在 cpython 内部实现 float 类型的时候也会给 float 对象做一层中间层以加快浮点数的内存分配,具体的相关代码如下所示:

    #define PyFloat_MAXFREELIST    100
    static int numfree = 0;
    static PyFloatObject *free_list = NULL;

    在 cpython 内部做多会缓存 100 个 float 对象的内存空间,如果超过 100 就会直接释放内存了,这里需要注意一点的是只用一个指针就可以将所有的 float 对象缓存起来,这一点是如何实现的。

    Python Hardener
    Python Hardener

    通过完整的安全审查、代码整洁重构、健壮的错误处理、正确的日志记录以及完整的文档字符串覆盖,强化 Python 脚本。

    下载

    这是使用在对象 PyFloatObject 当中的 struct _typeobject *ob_type; 这个字段实现的,用这个字段指向下一个 float 对象的内存空间,因为在 free_list 当中的数据并没有使用,因此可以利用这个特点节省一些内存空间。下面则是创建 float 对象的具体过程:

    PyObject *
    PyFloat_FromDouble(double fval)
    {
        // 首先查看 free_list 当中是否有空闲的 float 对象
        PyFloatObject *op = free_list;
        if (op != NULL) {
            // 如果有 那么就将让 free_list 指向 free_list 当中的下一个 float 对象 并且将对应的个数减 1
            free_list = (PyFloatObject *) Py_TYPE(op);
            numfree--;
        } else {
          	// 否则的话就需要申请内存空间
            op = (PyFloatObject*) PyObject_MALLOC(sizeof(PyFloatObject));
            if (!op)
                return PyErr_NoMemory();
        }
        /* Inline PyObject_New */
        (void)PyObject_INIT(op, &PyFloat_Type); // PyObject_INIT 这个宏的主要作用是将对象的引用计数设置成 1
        op->ob_fval = fval;
        return (PyObject *) op;
    }

    加法

    下面是在 cpython 当中浮点数的加法具体实现,整个过程比较简单就是得到新的值,并且创建一个新的 PyFloatObject 对象,并且将这个对象返回。

    static PyObject *
    float_add(PyObject *v, PyObject *w)
    {
        double a,b;
        CONVERT_TO_DOUBLE(v, a); // CONVERT_TO_DOUBLE 这个宏的主要作用就是将对象的 ob_fval 这个字段的值保存到 a 当中
        CONVERT_TO_DOUBLE(w, b); // 这个就是将 w 当中的 ob_fval 字段的值保存到 b 当中
        a = a + b;
        return PyFloat_FromDouble(a); // 创建一个新的 float 对象 并且将这个对象返回
    }

    减法

    同理减法也是一样的。

    static PyObject *
    float_sub(PyObject *v, PyObject *w)
    {
        double a,b;
        CONVERT_TO_DOUBLE(v, a);
        CONVERT_TO_DOUBLE(w, b);
        a = a - b;
        return PyFloat_FromDouble(a);
    }

    乘法

    static PyObject *
    float_mul(PyObject *v, PyObject *w)
    {
        double a,b;
        CONVERT_TO_DOUBLE(v, a);
        CONVERT_TO_DOUBLE(w, b);
        PyFPE_START_PROTECT("multiply", return 0)
        a = a * b;
        PyFPE_END_PROTECT(a)
        return PyFloat_FromDouble(a);
    }

    除法

    static PyObject *
    float_div(PyObject *v, PyObject *w)
    {
        double a,b;
        CONVERT_TO_DOUBLE(v, a);
        CONVERT_TO_DOUBLE(w, b);
        if (b == 0.0) {
            PyErr_SetString(PyExc_ZeroDivisionError,
                            "float division by zero");
            return NULL;
        }
        a = a / b;
        return PyFloat_FromDouble(a);
    }

    取反

    这里加入了一行输出语句,这个是为了后面方便我们进行测试的。

    static PyObject *
    float_neg(PyFloatObject *v)
    {
        printf("%.2lf 正在进行取反运算\n", v->ob_fval);
        return PyFloat_FromDouble(-v->ob_fval);
    }

    求绝对值

    static PyObject *
    float_abs(PyFloatObject *v)
    {
        printf("%.2lf 正在进行取 abs 运算\n", v->ob_fval);
        return PyFloat_FromDouble(fabs(v->ob_fval));
    }

    求 bool 值

    static int
    float_bool(PyFloatObject *v)
    {
        printf("%.2lf 正在进行取 bool 运算\n", v->ob_fval);
        return v->ob_fval != 0.0;
    }

    下图是我们对于 cpython 对程序的修改!

    Python虚拟机中浮点数的实现原理是什么

    下面是修改之后我们再次对浮点数进行操作的时候的输出,可以看到的是输出了我们在上面的代码当中加入的语句。

    Python虚拟机中浮点数的实现原理是什么

    相关文章

    python速学教程(入门到精通)
    python速学教程(入门到精通)

    python怎么学习?python怎么入门?python在哪学?python怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了python速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

    下载

    相关标签:

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

    热门AI工具

    更多
    小橡皮AI

    一款AI工具,主要用于小橡皮一键去AI味,将机器味重的内容改得更有活人感,防止因为 AI 内容被平台打上 AI 标签,以及限流,适合需要提升相关任务效率的用户。

    超级简历WonderCV

    一款AI办公效率工具,主要用于免费求职简历模版下载制作,应届生职场人必备简历制作神器,适合需要提升相关任务效率的用户。

    PixPix
    PixPix Hot

    PixPix是一款面向电商视觉生产的AI商品图生成工具。

    WorkBuddy

    一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

    豆包大模型

    豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

    蛙蛙写作

    一款AI论文写作工具,主要用于超级AI智能写作助手,适合需要提升相关任务效率的用户。

    咔片AIPPT

    一款在线AI演示文稿制作工具,可根据主题和内容需求辅助生成PPT结构与页面,提高演示材料制作效率。

    DeepSeek

    DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

    花生AI
    花生AI Hot

    一款AI视频创作工具,主要用于B站推出的AI视频创作工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

    相关专题

    更多
    Postman身份认证怎么配置
    Postman身份认证怎么配置

    本专题从实际API接口调试场景出发,讲解Postman身份认证的完整配置流程,包括常见认证协议介绍、授权参数设置、访问令牌填写、OAuth 2.0授权及认证失败排查,帮助用户正确完成接口授权与访问验证。

    0

    2026.11.06

    Postman请求头Headers怎么设置
    Postman请求头Headers怎么设置

    围绕Postman HTTP请求头配置展开,讲解Headers选项的具体使用方式,包括Key和Value参数填写、请求头信息添加、常见Header字段设置及请求头修改方法,帮助用户解决接口调试过程中遇到的请求头配置问题。

    0

    2026.11.06

    Postman接口请求发送教程
    Postman接口请求发送教程

    详细介绍Postman接口请求的创建与发送方法,涵盖GET和POST请求、URL配置、请求参数、Headers请求头、Body请求体设置以及响应结果查看,帮助用户掌握Postman接口请求的完整操作流程。

    0

    2026.11.06

    DBeaver怎么导入数据
    DBeaver怎么导入数据

    DBeaver数据导入专题,整理Excel、CSV、SQL、TXT等常见文件的数据导入方法,涵盖目标数据库选择、数据表创建、字段映射、数据类型设置及导入参数配置等操作,帮助用户将本地文件中的数据写入数据库,并了解批量导入、重复数据处理和导入失败等常见问题的解决方法。

    20

    2026.11.05

    DBeaver安全防护教程大全
    DBeaver安全防护教程大全

    DBeaver安全防护专题,围绕数据库连接安全、账号密码保护和访问权限管理展开,整理SSL/TLS加密连接、SSH隧道、数据库凭据保存及证书验证等配置方法,同时介绍敏感信息保护、远程连接风险和高权限账号使用等注意事项,帮助用户提高数据库日常管理的安全性。

    20

    2026.11.05

    DBeaver连接创建与配置教程
    DBeaver连接创建与配置教程

    本专题聚焦DBeaver数据库连接配置与管理,覆盖从新建连接、选择数据库类型到填写连接参数和验证连接的完整流程。针对MySQL、PostgreSQL、SQL Server等常见数据库,整理相应的连接设置方法,并提供驱动缺失、认证失败和连接异常等问题的排查方向。

    20

    2026.11.04

    XORM框架结构体映射与表结构同步
    XORM框架结构体映射与表结构同步

    本专题围绕XORM框架的结构体映射展开,说明表名与字段的命名策略、xorm标签常用属性、主键自增与时间字段自动填充,并演示Sync2自动建表、增量字段升级、索引声明与反向生成结构体的完整流程。

    20

    2026.11.04

    XORM框架安装配置与数据库连接
    XORM框架安装配置与数据库连接

    本专题聚焦XORM框架的配置与连接环节,拆解MySQL、PostgreSQL、SQLite、SQL Server的DSN写法与驱动选择,讲清连接池参数、多数据源拆分、读写分离与超时重连的处理方式,并补充容器与兼容数据库的适配经验。

    20

    2026.11.04

    XORM框架安装配置与数据库连接
    XORM框架安装配置与数据库连接

    本专题聚焦XORM框架的配置与连接环节,拆解MySQL、PostgreSQL、SQLite、SQL Server的DSN写法与驱动选择,讲清连接池参数、多数据源拆分、读写分离与超时重连的处理方式,并补充容器与兼容数据库的适配经验。

    0

    2026.11.04

    热门下载

    更多
    网站特效
    /
    网站源码
    /
    网站素材
    /
    前端模板

    精品课程

    更多
    相关推荐
    /
    热门推荐
    /
    最新课程
    关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
    php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
    关注服务号
    PHP中文网订阅号
    每天精选资源文章推送

    Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn