自身内部的 freezeset 和 tuple

Question

我想将一个frozenset放入自身并将一个元组放入自身。

这似乎很容易。 通过编写一个简单的 c++ 扩展，我能够做到 output 这个：

frozenset({frozenset(...)})
((...),)

... 表示 object 在其内部

是否可以仅使用 python 及其标准库来做同样的事情？

Answer 1

ctypes 确实可以做到这一点，请注意，此代码仅在 64 位系统上正常工作，因为它假定ssize_t和指针大小相同。

import ctypes

x = (0, )
(ctypes.c_void_p * 4).from_address(id(x))[3] = ctypes.cast(id(x), ctypes.c_void_p)
print(x)
# ((...),)

解释

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    /* ob_item contains space for 'ob_size' elements.
       Items must normally not be NULL, except during construction when
       the tuple is not yet visible outside the function that builds it. */
    PyObject *ob_item[1];
} PyTupleObject;

（ https://github.com/python/cpython/blob/main/Include/cpython/tupleobject.h ）

这是元组对象的结构定义，直接来自 CPython 源代码。 我们的目标是用指向元组本身的指针覆盖ob_item的第一个元素。

#define PyObject_VAR_HEAD      PyVarObject ob_base;

// ...

struct _object {
    _PyObject_HEAD_EXTRA
    Py_ssize_t ob_refcnt;
    PyTypeObject *ob_type;
};

typedef struct {
    PyObject ob_base;
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
} PyVarObject;

（ https://github.com/python/cpython/blob/main/Include/object.h ）

我们可以看到PyTupleObject将在ob_item数组之前包含以下 3 个字段： ob_refcnt （一个ssize_t ）、 ob_type （一个指针）和 ob_size（另一个ssize_t ）（ _PyObject_HEAD_EXTRA仅用于调试构建 IIRC）。

我们可以采取惰性方法，假设ssize_t和指针大小相同（适用于 64 位系统），这让我们可以将PyTupleObject视为 void 指针数组。

最后，我们将这个数组中的第 4 个指针（这将是指向元组的第一个元素的指针）更改为指向元组本身的地址（我们通过 CPython 特定的id的实现细节获得返回的地址一个东西）。

一个适当的解决方案将涉及创建自定义ctypes.Structure类来表示结构，而不是系统特定的数组 hack。