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[python.git] / Doc / c-api / typeobj.rst
blob1807c92b5eedaa4c3c367a8cf96ca8ffc461095b
1 .. highlightlang:: c
3 .. _type-structs:
5 Type Objects
6 ============
8 Perhaps one of the most important structures of the Python object system is the
9 structure that defines a new type: the :ctype:`PyTypeObject` structure.  Type
10 objects can be handled using any of the :cfunc:`PyObject_\*` or
11 :cfunc:`PyType_\*` functions, but do not offer much that's interesting to most
12 Python applications. These objects are fundamental to how objects behave, so
13 they are very important to the interpreter itself and to any extension module
14 that implements new types.
16 Type objects are fairly large compared to most of the standard types. The reason
17 for the size is that each type object stores a large number of values, mostly C
18 function pointers, each of which implements a small part of the type's
19 functionality.  The fields of the type object are examined in detail in this
20 section.  The fields will be described in the order in which they occur in the
21 structure.
23 Typedefs: unaryfunc, binaryfunc, ternaryfunc, inquiry, coercion, intargfunc,
24 intintargfunc, intobjargproc, intintobjargproc, objobjargproc, destructor,
25 freefunc, printfunc, getattrfunc, getattrofunc, setattrfunc, setattrofunc,
26 cmpfunc, reprfunc, hashfunc
28 The structure definition for :ctype:`PyTypeObject` can be found in
29 :file:`Include/object.h`.  For convenience of reference, this repeats the
30 definition found there:
32 .. literalinclude:: ../includes/typestruct.h
35 The type object structure extends the :ctype:`PyVarObject` structure. The
36 :attr:`ob_size` field is used for dynamic types (created by  :func:`type_new`,
37 usually called from a class statement). Note that :cdata:`PyType_Type` (the
38 metatype) initializes :attr:`tp_itemsize`, which means that its instances (i.e.
39 type objects) *must* have the :attr:`ob_size` field.
42 .. cmember:: PyObject* PyObject._ob_next
43              PyObject* PyObject._ob_prev
45    These fields are only present when the macro ``Py_TRACE_REFS`` is defined.
46    Their initialization to *NULL* is taken care of by the ``PyObject_HEAD_INIT``
47    macro.  For statically allocated objects, these fields always remain *NULL*.
48    For dynamically allocated objects, these two fields are used to link the object
49    into a doubly-linked list of *all* live objects on the heap.  This could be used
50    for various debugging purposes; currently the only use is to print the objects
51    that are still alive at the end of a run when the environment variable
52    :envvar:`PYTHONDUMPREFS` is set.
54    These fields are not inherited by subtypes.
57 .. cmember:: Py_ssize_t PyObject.ob_refcnt
59    This is the type object's reference count, initialized to ``1`` by the
60    ``PyObject_HEAD_INIT`` macro.  Note that for statically allocated type objects,
61    the type's instances (objects whose :attr:`ob_type` points back to the type) do
62    *not* count as references.  But for dynamically allocated type objects, the
63    instances *do* count as references.
65    This field is not inherited by subtypes.
68 .. cmember:: PyTypeObject* PyObject.ob_type
70    This is the type's type, in other words its metatype.  It is initialized by the
71    argument to the ``PyObject_HEAD_INIT`` macro, and its value should normally be
72    ``&PyType_Type``.  However, for dynamically loadable extension modules that must
73    be usable on Windows (at least), the compiler complains that this is not a valid
74    initializer.  Therefore, the convention is to pass *NULL* to the
75    ``PyObject_HEAD_INIT`` macro and to initialize this field explicitly at the
76    start of the module's initialization function, before doing anything else.  This
77    is typically done like this::
79       Foo_Type.ob_type = &PyType_Type;
81    This should be done before any instances of the type are created.
82    :cfunc:`PyType_Ready` checks if :attr:`ob_type` is *NULL*, and if so,
83    initializes it: in Python 2.2, it is set to ``&PyType_Type``; in Python 2.2.1
84    and later it is initialized to the :attr:`ob_type` field of the base class.
85    :cfunc:`PyType_Ready` will not change this field if it is non-zero.
87    In Python 2.2, this field is not inherited by subtypes.  In 2.2.1, and in 2.3
88    and beyond, it is inherited by subtypes.
91 .. cmember:: Py_ssize_t PyVarObject.ob_size
93    For statically allocated type objects, this should be initialized to zero.  For
94    dynamically allocated type objects, this field has a special internal meaning.
96    This field is not inherited by subtypes.
99 .. cmember:: char* PyTypeObject.tp_name
101    Pointer to a NUL-terminated string containing the name of the type. For types
102    that are accessible as module globals, the string should be the full module
103    name, followed by a dot, followed by the type name; for built-in types, it
104    should be just the type name.  If the module is a submodule of a package, the
105    full package name is part of the full module name.  For example, a type named
106    :class:`T` defined in module :mod:`M` in subpackage :mod:`Q` in package :mod:`P`
107    should have the :attr:`tp_name` initializer ``"P.Q.M.T"``.
109    For dynamically allocated type objects, this should just be the type name, and
110    the module name explicitly stored in the type dict as the value for key
111    ``'__module__'``.
113    For statically allocated type objects, the tp_name field should contain a dot.
114    Everything before the last dot is made accessible as the :attr:`__module__`
115    attribute, and everything after the last dot is made accessible as the
116    :attr:`__name__` attribute.
118    If no dot is present, the entire :attr:`tp_name` field is made accessible as the
119    :attr:`__name__` attribute, and the :attr:`__module__` attribute is undefined
120    (unless explicitly set in the dictionary, as explained above).  This means your
121    type will be impossible to pickle.
123    This field is not inherited by subtypes.
126 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_basicsize
127              Py_ssize_t PyTypeObject.tp_itemsize
129    These fields allow calculating the size in bytes of instances of the type.
131    There are two kinds of types: types with fixed-length instances have a zero
132    :attr:`tp_itemsize` field, types with variable-length instances have a non-zero
133    :attr:`tp_itemsize` field.  For a type with fixed-length instances, all
134    instances have the same size, given in :attr:`tp_basicsize`.
136    For a type with variable-length instances, the instances must have an
137    :attr:`ob_size` field, and the instance size is :attr:`tp_basicsize` plus N
138    times :attr:`tp_itemsize`, where N is the "length" of the object.  The value of
139    N is typically stored in the instance's :attr:`ob_size` field.  There are
140    exceptions:  for example, long ints use a negative :attr:`ob_size` to indicate a
141    negative number, and N is ``abs(ob_size)`` there.  Also, the presence of an
142    :attr:`ob_size` field in the instance layout doesn't mean that the instance
143    structure is variable-length (for example, the structure for the list type has
144    fixed-length instances, yet those instances have a meaningful :attr:`ob_size`
145    field).
147    The basic size includes the fields in the instance declared by the macro
148    :cmacro:`PyObject_HEAD` or :cmacro:`PyObject_VAR_HEAD` (whichever is used to
149    declare the instance struct) and this in turn includes the :attr:`_ob_prev` and
150    :attr:`_ob_next` fields if they are present.  This means that the only correct
151    way to get an initializer for the :attr:`tp_basicsize` is to use the
152    ``sizeof`` operator on the struct used to declare the instance layout.
153    The basic size does not include the GC header size (this is new in Python 2.2;
154    in 2.1 and 2.0, the GC header size was included in :attr:`tp_basicsize`).
156    These fields are inherited separately by subtypes.  If the base type has a
157    non-zero :attr:`tp_itemsize`, it is generally not safe to set
158    :attr:`tp_itemsize` to a different non-zero value in a subtype (though this
159    depends on the implementation of the base type).
161    A note about alignment: if the variable items require a particular alignment,
162    this should be taken care of by the value of :attr:`tp_basicsize`.  Example:
163    suppose a type implements an array of ``double``. :attr:`tp_itemsize` is
164    ``sizeof(double)``. It is the programmer's responsibility that
165    :attr:`tp_basicsize` is a multiple of ``sizeof(double)`` (assuming this is the
166    alignment requirement for ``double``).
169 .. cmember:: destructor PyTypeObject.tp_dealloc
171    A pointer to the instance destructor function.  This function must be defined
172    unless the type guarantees that its instances will never be deallocated (as is
173    the case for the singletons ``None`` and ``Ellipsis``).
175    The destructor function is called by the :cfunc:`Py_DECREF` and
176    :cfunc:`Py_XDECREF` macros when the new reference count is zero.  At this point,
177    the instance is still in existence, but there are no references to it.  The
178    destructor function should free all references which the instance owns, free all
179    memory buffers owned by the instance (using the freeing function corresponding
180    to the allocation function used to allocate the buffer), and finally (as its
181    last action) call the type's :attr:`tp_free` function.  If the type is not
182    subtypable (doesn't have the :const:`Py_TPFLAGS_BASETYPE` flag bit set), it is
183    permissible to call the object deallocator directly instead of via
184    :attr:`tp_free`.  The object deallocator should be the one used to allocate the
185    instance; this is normally :cfunc:`PyObject_Del` if the instance was allocated
186    using :cfunc:`PyObject_New` or :cfunc:`PyObject_VarNew`, or
187    :cfunc:`PyObject_GC_Del` if the instance was allocated using
188    :cfunc:`PyObject_GC_New` or :cfunc:`PyObject_GC_VarNew`.
190    This field is inherited by subtypes.
193 .. cmember:: printfunc PyTypeObject.tp_print
195    An optional pointer to the instance print function.
197    The print function is only called when the instance is printed to a *real* file;
198    when it is printed to a pseudo-file (like a :class:`StringIO` instance), the
199    instance's :attr:`tp_repr` or :attr:`tp_str` function is called to convert it to
200    a string.  These are also called when the type's :attr:`tp_print` field is
201    *NULL*.  A type should never implement :attr:`tp_print` in a way that produces
202    different output than :attr:`tp_repr` or :attr:`tp_str` would.
204    The print function is called with the same signature as :cfunc:`PyObject_Print`:
205    ``int tp_print(PyObject *self, FILE *file, int flags)``.  The *self* argument is
206    the instance to be printed.  The *file* argument is the stdio file to which it
207    is to be printed.  The *flags* argument is composed of flag bits. The only flag
208    bit currently defined is :const:`Py_PRINT_RAW`. When the :const:`Py_PRINT_RAW`
209    flag bit is set, the instance should be printed the same way as :attr:`tp_str`
210    would format it; when the :const:`Py_PRINT_RAW` flag bit is clear, the instance
211    should be printed the same was as :attr:`tp_repr` would format it. It should
212    return ``-1`` and set an exception condition when an error occurred during the
213    comparison.
215    It is possible that the :attr:`tp_print` field will be deprecated. In any case,
216    it is recommended not to define :attr:`tp_print`, but instead to rely on
217    :attr:`tp_repr` and :attr:`tp_str` for printing.
219    This field is inherited by subtypes.
222 .. cmember:: getattrfunc PyTypeObject.tp_getattr
224    An optional pointer to the get-attribute-string function.
226    This field is deprecated.  When it is defined, it should point to a function
227    that acts the same as the :attr:`tp_getattro` function, but taking a C string
228    instead of a Python string object to give the attribute name.  The signature is
229    the same as for :cfunc:`PyObject_GetAttrString`.
231    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_getattro`: a subtype
232    inherits both :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` from its base type when
233    the subtype's :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` are both *NULL*.
236 .. cmember:: setattrfunc PyTypeObject.tp_setattr
238    An optional pointer to the set-attribute-string function.
240    This field is deprecated.  When it is defined, it should point to a function
241    that acts the same as the :attr:`tp_setattro` function, but taking a C string
242    instead of a Python string object to give the attribute name.  The signature is
243    the same as for :cfunc:`PyObject_SetAttrString`.
245    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_setattro`: a subtype
246    inherits both :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` from its base type when
247    the subtype's :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` are both *NULL*.
250 .. cmember:: cmpfunc PyTypeObject.tp_compare
252    An optional pointer to the three-way comparison function.
254    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Compare`. The function should
255    return ``1`` if *self* greater than *other*, ``0`` if *self* is equal to
256    *other*, and ``-1`` if *self* less than *other*.  It should return ``-1`` and
257    set an exception condition when an error occurred during the comparison.
259    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_richcompare` and
260    :attr:`tp_hash`: a subtypes inherits all three of :attr:`tp_compare`,
261    :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash` when the subtype's
262    :attr:`tp_compare`, :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash` are all *NULL*.
265 .. cmember:: reprfunc PyTypeObject.tp_repr
267    .. index:: builtin: repr
269    An optional pointer to a function that implements the built-in function
270    :func:`repr`.
272    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Repr`; it must return a string
273    or a Unicode object.  Ideally, this function should return a string that, when
274    passed to :func:`eval`, given a suitable environment, returns an object with the
275    same value.  If this is not feasible, it should return a string starting with
276    ``'<'`` and ending with ``'>'`` from which both the type and the value of the
277    object can be deduced.
279    When this field is not set, a string of the form ``<%s object at %p>`` is
280    returned, where ``%s`` is replaced by the type name, and ``%p`` by the object's
281    memory address.
283    This field is inherited by subtypes.
285 .. cmember:: PyNumberMethods* tp_as_number
287    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to
288    objects which implement the number protocol.  These fields are documented in
289    :ref:`number-structs`.
291    The :attr:`tp_as_number` field is not inherited, but the contained fields are
292    inherited individually.
295 .. cmember:: PySequenceMethods* tp_as_sequence
297    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to
298    objects which implement the sequence protocol.  These fields are documented
299    in :ref:`sequence-structs`.
301    The :attr:`tp_as_sequence` field is not inherited, but the contained fields
302    are inherited individually.
305 .. cmember:: PyMappingMethods* tp_as_mapping
307    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to
308    objects which implement the mapping protocol.  These fields are documented in
309    :ref:`mapping-structs`.
311    The :attr:`tp_as_mapping` field is not inherited, but the contained fields
312    are inherited individually.
315 .. cmember:: hashfunc PyTypeObject.tp_hash
317    .. index:: builtin: hash
319    An optional pointer to a function that implements the built-in function
320    :func:`hash`.
322    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Hash`; it must return a C
323    long.  The value ``-1`` should not be returned as a normal return value; when an
324    error occurs during the computation of the hash value, the function should set
325    an exception and return ``-1``.
327    When this field is not set, two possibilities exist: if the :attr:`tp_compare`
328    and :attr:`tp_richcompare` fields are both *NULL*, a default hash value based on
329    the object's address is returned; otherwise, a :exc:`TypeError` is raised.
331    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_richcompare` and
332    :attr:`tp_compare`: a subtypes inherits all three of :attr:`tp_compare`,
333    :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash`, when the subtype's
334    :attr:`tp_compare`, :attr:`tp_richcompare` and :attr:`tp_hash` are all *NULL*.
337 .. cmember:: ternaryfunc PyTypeObject.tp_call
339    An optional pointer to a function that implements calling the object.  This
340    should be *NULL* if the object is not callable.  The signature is the same as
341    for :cfunc:`PyObject_Call`.
343    This field is inherited by subtypes.
346 .. cmember:: reprfunc PyTypeObject.tp_str
348    An optional pointer to a function that implements the built-in operation
349    :func:`str`.  (Note that :class:`str` is a type now, and :func:`str` calls the
350    constructor for that type.  This constructor calls :cfunc:`PyObject_Str` to do
351    the actual work, and :cfunc:`PyObject_Str` will call this handler.)
353    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Str`; it must return a string
354    or a Unicode object.  This function should return a "friendly" string
355    representation of the object, as this is the representation that will be used by
356    the print statement.
358    When this field is not set, :cfunc:`PyObject_Repr` is called to return a string
359    representation.
361    This field is inherited by subtypes.
364 .. cmember:: getattrofunc PyTypeObject.tp_getattro
366    An optional pointer to the get-attribute function.
368    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_GetAttr`.  It is usually
369    convenient to set this field to :cfunc:`PyObject_GenericGetAttr`, which
370    implements the normal way of looking for object attributes.
372    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_getattr`: a subtype
373    inherits both :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` from its base type when
374    the subtype's :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` are both *NULL*.
377 .. cmember:: setattrofunc PyTypeObject.tp_setattro
379    An optional pointer to the set-attribute function.
381    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_SetAttr`.  It is usually
382    convenient to set this field to :cfunc:`PyObject_GenericSetAttr`, which
383    implements the normal way of setting object attributes.
385    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_setattr`: a subtype
386    inherits both :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` from its base type when
387    the subtype's :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` are both *NULL*.
390 .. cmember:: PyBufferProcs* PyTypeObject.tp_as_buffer
392    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to objects
393    which implement the buffer interface.  These fields are documented in
394    :ref:`buffer-structs`.
396    The :attr:`tp_as_buffer` field is not inherited, but the contained fields are
397    inherited individually.
400 .. cmember:: long PyTypeObject.tp_flags
402    This field is a bit mask of various flags.  Some flags indicate variant
403    semantics for certain situations; others are used to indicate that certain
404    fields in the type object (or in the extension structures referenced via
405    :attr:`tp_as_number`, :attr:`tp_as_sequence`, :attr:`tp_as_mapping`, and
406    :attr:`tp_as_buffer`) that were historically not always present are valid; if
407    such a flag bit is clear, the type fields it guards must not be accessed and
408    must be considered to have a zero or *NULL* value instead.
410    Inheritance of this field is complicated.  Most flag bits are inherited
411    individually, i.e. if the base type has a flag bit set, the subtype inherits
412    this flag bit.  The flag bits that pertain to extension structures are strictly
413    inherited if the extension structure is inherited, i.e. the base type's value of
414    the flag bit is copied into the subtype together with a pointer to the extension
415    structure.  The :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is inherited together with
416    the :attr:`tp_traverse` and :attr:`tp_clear` fields, i.e. if the
417    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is clear in the subtype and the
418    :attr:`tp_traverse` and :attr:`tp_clear` fields in the subtype exist (as
419    indicated by the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag bit) and have *NULL*
420    values.
422    The following bit masks are currently defined; these can be ORed together using
423    the ``|`` operator to form the value of the :attr:`tp_flags` field.  The macro
424    :cfunc:`PyType_HasFeature` takes a type and a flags value, *tp* and *f*, and
425    checks whether ``tp->tp_flags & f`` is non-zero.
428    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER
430       If this bit is set, the :ctype:`PyBufferProcs` struct referenced by
431       :attr:`tp_as_buffer` has the :attr:`bf_getcharbuffer` field.
434    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_SEQUENCE_IN
436       If this bit is set, the :ctype:`PySequenceMethods` struct referenced by
437       :attr:`tp_as_sequence` has the :attr:`sq_contains` field.
440    .. data:: Py_TPFLAGS_GC
442       This bit is obsolete.  The bit it used to name is no longer in use.  The symbol
443       is now defined as zero.
446    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_INPLACEOPS
448       If this bit is set, the :ctype:`PySequenceMethods` struct referenced by
449       :attr:`tp_as_sequence` and the :ctype:`PyNumberMethods` structure referenced by
450       :attr:`tp_as_number` contain the fields for in-place operators. In particular,
451       this means that the :ctype:`PyNumberMethods` structure has the fields
452       :attr:`nb_inplace_add`, :attr:`nb_inplace_subtract`,
453       :attr:`nb_inplace_multiply`, :attr:`nb_inplace_divide`,
454       :attr:`nb_inplace_remainder`, :attr:`nb_inplace_power`,
455       :attr:`nb_inplace_lshift`, :attr:`nb_inplace_rshift`, :attr:`nb_inplace_and`,
456       :attr:`nb_inplace_xor`, and :attr:`nb_inplace_or`; and the
457       :ctype:`PySequenceMethods` struct has the fields :attr:`sq_inplace_concat` and
458       :attr:`sq_inplace_repeat`.
461    .. data:: Py_TPFLAGS_CHECKTYPES
463       If this bit is set, the binary and ternary operations in the
464       :ctype:`PyNumberMethods` structure referenced by :attr:`tp_as_number` accept
465       arguments of arbitrary object types, and do their own type conversions if
466       needed.  If this bit is clear, those operations require that all arguments have
467       the current type as their type, and the caller is supposed to perform a coercion
468       operation first.  This applies to :attr:`nb_add`, :attr:`nb_subtract`,
469       :attr:`nb_multiply`, :attr:`nb_divide`, :attr:`nb_remainder`, :attr:`nb_divmod`,
470       :attr:`nb_power`, :attr:`nb_lshift`, :attr:`nb_rshift`, :attr:`nb_and`,
471       :attr:`nb_xor`, and :attr:`nb_or`.
474    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE
476       If this bit is set, the type object has the :attr:`tp_richcompare` field, as
477       well as the :attr:`tp_traverse` and the :attr:`tp_clear` fields.
480    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_WEAKREFS
482       If this bit is set, the :attr:`tp_weaklistoffset` field is defined.  Instances
483       of a type are weakly referenceable if the type's :attr:`tp_weaklistoffset` field
484       has a value greater than zero.
487    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_ITER
489       If this bit is set, the type object has the :attr:`tp_iter` and
490       :attr:`tp_iternext` fields.
493    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS
495       If this bit is set, the type object has several new fields defined starting in
496       Python 2.2: :attr:`tp_methods`, :attr:`tp_members`, :attr:`tp_getset`,
497       :attr:`tp_base`, :attr:`tp_dict`, :attr:`tp_descr_get`, :attr:`tp_descr_set`,
498       :attr:`tp_dictoffset`, :attr:`tp_init`, :attr:`tp_alloc`, :attr:`tp_new`,
499       :attr:`tp_free`, :attr:`tp_is_gc`, :attr:`tp_bases`, :attr:`tp_mro`,
500       :attr:`tp_cache`, :attr:`tp_subclasses`, and :attr:`tp_weaklist`.
503    .. data:: Py_TPFLAGS_HEAPTYPE
505       This bit is set when the type object itself is allocated on the heap.  In this
506       case, the :attr:`ob_type` field of its instances is considered a reference to
507       the type, and the type object is INCREF'ed when a new instance is created, and
508       DECREF'ed when an instance is destroyed (this does not apply to instances of
509       subtypes; only the type referenced by the instance's ob_type gets INCREF'ed or
510       DECREF'ed).
513    .. data:: Py_TPFLAGS_BASETYPE
515       This bit is set when the type can be used as the base type of another type.  If
516       this bit is clear, the type cannot be subtyped (similar to a "final" class in
517       Java).
520    .. data:: Py_TPFLAGS_READY
522       This bit is set when the type object has been fully initialized by
523       :cfunc:`PyType_Ready`.
526    .. data:: Py_TPFLAGS_READYING
528       This bit is set while :cfunc:`PyType_Ready` is in the process of initializing
529       the type object.
532    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_GC
534       This bit is set when the object supports garbage collection.  If this bit
535       is set, instances must be created using :cfunc:`PyObject_GC_New` and
536       destroyed using :cfunc:`PyObject_GC_Del`.  More information in section
537       :ref:`supporting-cycle-detection`.  This bit also implies that the
538       GC-related fields :attr:`tp_traverse` and :attr:`tp_clear` are present in
539       the type object; but those fields also exist when
540       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` is clear but
541       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` is set.
544    .. data:: Py_TPFLAGS_DEFAULT
546       This is a bitmask of all the bits that pertain to the existence of certain
547       fields in the type object and its extension structures. Currently, it includes
548       the following bits: :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER`,
549       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_SEQUENCE_IN`, :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_INPLACEOPS`,
550       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE`, :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_WEAKREFS`,
551       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_ITER`, and :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS`.
554 .. cmember:: char* PyTypeObject.tp_doc
556    An optional pointer to a NUL-terminated C string giving the docstring for this
557    type object.  This is exposed as the :attr:`__doc__` attribute on the type and
558    instances of the type.
560    This field is *not* inherited by subtypes.
562 The following three fields only exist if the
563 :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag bit is set.
566 .. cmember:: traverseproc PyTypeObject.tp_traverse
568    An optional pointer to a traversal function for the garbage collector.  This is
569    only used if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is set.  More information
570    about Python's garbage collection scheme can be found in section
571    :ref:`supporting-cycle-detection`.
573    The :attr:`tp_traverse` pointer is used by the garbage collector to detect
574    reference cycles. A typical implementation of a :attr:`tp_traverse` function
575    simply calls :cfunc:`Py_VISIT` on each of the instance's members that are Python
576    objects.  For example, this is function :cfunc:`local_traverse` from the
577    :mod:`thread` extension module::
579       static int
580       local_traverse(localobject *self, visitproc visit, void *arg)
581       {
582           Py_VISIT(self->args);
583           Py_VISIT(self->kw);
584           Py_VISIT(self->dict);
585           return 0;
586       }
588    Note that :cfunc:`Py_VISIT` is called only on those members that can participate
589    in reference cycles.  Although there is also a ``self->key`` member, it can only
590    be *NULL* or a Python string and therefore cannot be part of a reference cycle.
592    On the other hand, even if you know a member can never be part of a cycle, as a
593    debugging aid you may want to visit it anyway just so the :mod:`gc` module's
594    :func:`get_referents` function will include it.
596    Note that :cfunc:`Py_VISIT` requires the *visit* and *arg* parameters to
597    :cfunc:`local_traverse` to have these specific names; don't name them just
598    anything.
600    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_clear` and the
601    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit: the flag bit, :attr:`tp_traverse`, and
602    :attr:`tp_clear` are all inherited from the base type if they are all zero in
603    the subtype *and* the subtype has the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag
604    bit set.
607 .. cmember:: inquiry PyTypeObject.tp_clear
609    An optional pointer to a clear function for the garbage collector. This is only
610    used if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is set.
612    The :attr:`tp_clear` member function is used to break reference cycles in cyclic
613    garbage detected by the garbage collector.  Taken together, all :attr:`tp_clear`
614    functions in the system must combine to break all reference cycles.  This is
615    subtle, and if in any doubt supply a :attr:`tp_clear` function.  For example,
616    the tuple type does not implement a :attr:`tp_clear` function, because it's
617    possible to prove that no reference cycle can be composed entirely of tuples.
618    Therefore the :attr:`tp_clear` functions of other types must be sufficient to
619    break any cycle containing a tuple.  This isn't immediately obvious, and there's
620    rarely a good reason to avoid implementing :attr:`tp_clear`.
622    Implementations of :attr:`tp_clear` should drop the instance's references to
623    those of its members that may be Python objects, and set its pointers to those
624    members to *NULL*, as in the following example::
626       static int
627       local_clear(localobject *self)
628       {
629           Py_CLEAR(self->key);
630           Py_CLEAR(self->args);
631           Py_CLEAR(self->kw);
632           Py_CLEAR(self->dict);
633           return 0;
634       }
636    The :cfunc:`Py_CLEAR` macro should be used, because clearing references is
637    delicate:  the reference to the contained object must not be decremented until
638    after the pointer to the contained object is set to *NULL*.  This is because
639    decrementing the reference count may cause the contained object to become trash,
640    triggering a chain of reclamation activity that may include invoking arbitrary
641    Python code (due to finalizers, or weakref callbacks, associated with the
642    contained object). If it's possible for such code to reference *self* again,
643    it's important that the pointer to the contained object be *NULL* at that time,
644    so that *self* knows the contained object can no longer be used.  The
645    :cfunc:`Py_CLEAR` macro performs the operations in a safe order.
647    Because the goal of :attr:`tp_clear` functions is to break reference cycles,
648    it's not necessary to clear contained objects like Python strings or Python
649    integers, which can't participate in reference cycles. On the other hand, it may
650    be convenient to clear all contained Python objects, and write the type's
651    :attr:`tp_dealloc` function to invoke :attr:`tp_clear`.
653    More information about Python's garbage collection scheme can be found in
654    section :ref:`supporting-cycle-detection`.
656    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_traverse` and the
657    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit: the flag bit, :attr:`tp_traverse`, and
658    :attr:`tp_clear` are all inherited from the base type if they are all zero in
659    the subtype *and* the subtype has the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag
660    bit set.
663 .. cmember:: richcmpfunc PyTypeObject.tp_richcompare
665    An optional pointer to the rich comparison function, whose signature is
666    ``PyObject *tp_richcompare(PyObject *a, PyObject *b, int op)``.
668    The function should return the result of the comparison (usually ``Py_True``
669    or ``Py_False``).  If the comparison is undefined, it must return
670    ``Py_NotImplemented``, if another error occurred it must return ``NULL`` and
671    set an exception condition.
673    .. note::
675       If you want to implement a type for which only a limited set of
676       comparisons makes sense (e.g. ``==`` and ``!=``, but not ``<`` and
677       friends), directly raise :exc:`TypeError` in the rich comparison function.
679    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_compare` and
680    :attr:`tp_hash`: a subtype inherits all three of :attr:`tp_compare`,
681    :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash`, when the subtype's
682    :attr:`tp_compare`, :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash` are all *NULL*.
684    The following constants are defined to be used as the third argument for
685    :attr:`tp_richcompare` and for :cfunc:`PyObject_RichCompare`:
687    +----------------+------------+
688    | Constant       | Comparison |
689    +================+============+
690    | :const:`Py_LT` | ``<``      |
691    +----------------+------------+
692    | :const:`Py_LE` | ``<=``     |
693    +----------------+------------+
694    | :const:`Py_EQ` | ``==``     |
695    +----------------+------------+
696    | :const:`Py_NE` | ``!=``     |
697    +----------------+------------+
698    | :const:`Py_GT` | ``>``      |
699    +----------------+------------+
700    | :const:`Py_GE` | ``>=``     |
701    +----------------+------------+
704 The next field only exists if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_WEAKREFS` flag bit is
705 set.
707 .. cmember:: long PyTypeObject.tp_weaklistoffset
709    If the instances of this type are weakly referenceable, this field is greater
710    than zero and contains the offset in the instance structure of the weak
711    reference list head (ignoring the GC header, if present); this offset is used by
712    :cfunc:`PyObject_ClearWeakRefs` and the :cfunc:`PyWeakref_\*` functions.  The
713    instance structure needs to include a field of type :ctype:`PyObject\*` which is
714    initialized to *NULL*.
716    Do not confuse this field with :attr:`tp_weaklist`; that is the list head for
717    weak references to the type object itself.
719    This field is inherited by subtypes, but see the rules listed below. A subtype
720    may override this offset; this means that the subtype uses a different weak
721    reference list head than the base type.  Since the list head is always found via
722    :attr:`tp_weaklistoffset`, this should not be a problem.
724    When a type defined by a class statement has no :attr:`__slots__` declaration,
725    and none of its base types are weakly referenceable, the type is made weakly
726    referenceable by adding a weak reference list head slot to the instance layout
727    and setting the :attr:`tp_weaklistoffset` of that slot's offset.
729    When a type's :attr:`__slots__` declaration contains a slot named
730    :attr:`__weakref__`, that slot becomes the weak reference list head for
731    instances of the type, and the slot's offset is stored in the type's
732    :attr:`tp_weaklistoffset`.
734    When a type's :attr:`__slots__` declaration does not contain a slot named
735    :attr:`__weakref__`, the type inherits its :attr:`tp_weaklistoffset` from its
736    base type.
738 The next two fields only exist if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS` flag bit is
739 set.
742 .. cmember:: getiterfunc PyTypeObject.tp_iter
744    An optional pointer to a function that returns an iterator for the object.  Its
745    presence normally signals that the instances of this type are iterable (although
746    sequences may be iterable without this function, and classic instances always
747    have this function, even if they don't define an :meth:`__iter__` method).
749    This function has the same signature as :cfunc:`PyObject_GetIter`.
751    This field is inherited by subtypes.
754 .. cmember:: iternextfunc PyTypeObject.tp_iternext
756    An optional pointer to a function that returns the next item in an iterator.
757    When the iterator is exhausted, it must return *NULL*; a :exc:`StopIteration`
758    exception may or may not be set.  When another error occurs, it must return
759    *NULL* too.  Its presence normally signals that the instances of this type
760    are iterators (although classic instances always have this function, even if
761    they don't define a :meth:`next` method).
763    Iterator types should also define the :attr:`tp_iter` function, and that
764    function should return the iterator instance itself (not a new iterator
765    instance).
767    This function has the same signature as :cfunc:`PyIter_Next`.
769    This field is inherited by subtypes.
771 The next fields, up to and including :attr:`tp_weaklist`, only exist if the
772 :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS` flag bit is set.
775 .. cmember:: struct PyMethodDef* PyTypeObject.tp_methods
777    An optional pointer to a static *NULL*-terminated array of :ctype:`PyMethodDef`
778    structures, declaring regular methods of this type.
780    For each entry in the array, an entry is added to the type's dictionary (see
781    :attr:`tp_dict` below) containing a method descriptor.
783    This field is not inherited by subtypes (methods are inherited through a
784    different mechanism).
787 .. cmember:: struct PyMemberDef* PyTypeObject.tp_members
789    An optional pointer to a static *NULL*-terminated array of :ctype:`PyMemberDef`
790    structures, declaring regular data members (fields or slots) of instances of
791    this type.
793    For each entry in the array, an entry is added to the type's dictionary (see
794    :attr:`tp_dict` below) containing a member descriptor.
796    This field is not inherited by subtypes (members are inherited through a
797    different mechanism).
800 .. cmember:: struct PyGetSetDef* PyTypeObject.tp_getset
802    An optional pointer to a static *NULL*-terminated array of :ctype:`PyGetSetDef`
803    structures, declaring computed attributes of instances of this type.
805    For each entry in the array, an entry is added to the type's dictionary (see
806    :attr:`tp_dict` below) containing a getset descriptor.
808    This field is not inherited by subtypes (computed attributes are inherited
809    through a different mechanism).
811    Docs for PyGetSetDef (XXX belong elsewhere)::
813       typedef PyObject *(*getter)(PyObject *, void *);
814       typedef int (*setter)(PyObject *, PyObject *, void *);
816       typedef struct PyGetSetDef {
817           char *name;    /* attribute name */
818           getter get;    /* C function to get the attribute */
819           setter set;    /* C function to set the attribute */
820           char *doc;     /* optional doc string */
821           void *closure; /* optional additional data for getter and setter */
822       } PyGetSetDef;
825 .. cmember:: PyTypeObject* PyTypeObject.tp_base
827    An optional pointer to a base type from which type properties are inherited.  At
828    this level, only single inheritance is supported; multiple inheritance require
829    dynamically creating a type object by calling the metatype.
831    This field is not inherited by subtypes (obviously), but it defaults to
832    ``&PyBaseObject_Type`` (which to Python programmers is known as the type
833    :class:`object`).
836 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_dict
838    The type's dictionary is stored here by :cfunc:`PyType_Ready`.
840    This field should normally be initialized to *NULL* before PyType_Ready is
841    called; it may also be initialized to a dictionary containing initial attributes
842    for the type.  Once :cfunc:`PyType_Ready` has initialized the type, extra
843    attributes for the type may be added to this dictionary only if they don't
844    correspond to overloaded operations (like :meth:`__add__`).
846    This field is not inherited by subtypes (though the attributes defined in here
847    are inherited through a different mechanism).
850 .. cmember:: descrgetfunc PyTypeObject.tp_descr_get
852    An optional pointer to a "descriptor get" function.
854    The function signature is ::
856       PyObject * tp_descr_get(PyObject *self, PyObject *obj, PyObject *type);
858    XXX explain.
860    This field is inherited by subtypes.
863 .. cmember:: descrsetfunc PyTypeObject.tp_descr_set
865    An optional pointer to a "descriptor set" function.
867    The function signature is ::
869       int tp_descr_set(PyObject *self, PyObject *obj, PyObject *value);
871    This field is inherited by subtypes.
873    XXX explain.
876 .. cmember:: long PyTypeObject.tp_dictoffset
878    If the instances of this type have a dictionary containing instance variables,
879    this field is non-zero and contains the offset in the instances of the type of
880    the instance variable dictionary; this offset is used by
881    :cfunc:`PyObject_GenericGetAttr`.
883    Do not confuse this field with :attr:`tp_dict`; that is the dictionary for
884    attributes of the type object itself.
886    If the value of this field is greater than zero, it specifies the offset from
887    the start of the instance structure.  If the value is less than zero, it
888    specifies the offset from the *end* of the instance structure.  A negative
889    offset is more expensive to use, and should only be used when the instance
890    structure contains a variable-length part.  This is used for example to add an
891    instance variable dictionary to subtypes of :class:`str` or :class:`tuple`. Note
892    that the :attr:`tp_basicsize` field should account for the dictionary added to
893    the end in that case, even though the dictionary is not included in the basic
894    object layout.  On a system with a pointer size of 4 bytes,
895    :attr:`tp_dictoffset` should be set to ``-4`` to indicate that the dictionary is
896    at the very end of the structure.
898    The real dictionary offset in an instance can be computed from a negative
899    :attr:`tp_dictoffset` as follows::
901       dictoffset = tp_basicsize + abs(ob_size)*tp_itemsize + tp_dictoffset
902       if dictoffset is not aligned on sizeof(void*):
903           round up to sizeof(void*)
905    where :attr:`tp_basicsize`, :attr:`tp_itemsize` and :attr:`tp_dictoffset` are
906    taken from the type object, and :attr:`ob_size` is taken from the instance.  The
907    absolute value is taken because long ints use the sign of :attr:`ob_size` to
908    store the sign of the number.  (There's never a need to do this calculation
909    yourself; it is done for you by :cfunc:`_PyObject_GetDictPtr`.)
911    This field is inherited by subtypes, but see the rules listed below. A subtype
912    may override this offset; this means that the subtype instances store the
913    dictionary at a difference offset than the base type.  Since the dictionary is
914    always found via :attr:`tp_dictoffset`, this should not be a problem.
916    When a type defined by a class statement has no :attr:`__slots__` declaration,
917    and none of its base types has an instance variable dictionary, a dictionary
918    slot is added to the instance layout and the :attr:`tp_dictoffset` is set to
919    that slot's offset.
921    When a type defined by a class statement has a :attr:`__slots__` declaration,
922    the type inherits its :attr:`tp_dictoffset` from its base type.
924    (Adding a slot named :attr:`__dict__` to the :attr:`__slots__` declaration does
925    not have the expected effect, it just causes confusion.  Maybe this should be
926    added as a feature just like :attr:`__weakref__` though.)
929 .. cmember:: initproc PyTypeObject.tp_init
931    An optional pointer to an instance initialization function.
933    This function corresponds to the :meth:`__init__` method of classes.  Like
934    :meth:`__init__`, it is possible to create an instance without calling
935    :meth:`__init__`, and it is possible to reinitialize an instance by calling its
936    :meth:`__init__` method again.
938    The function signature is ::
940       int tp_init(PyObject *self, PyObject *args, PyObject *kwds)
942    The self argument is the instance to be initialized; the *args* and *kwds*
943    arguments represent positional and keyword arguments of the call to
944    :meth:`__init__`.
946    The :attr:`tp_init` function, if not *NULL*, is called when an instance is
947    created normally by calling its type, after the type's :attr:`tp_new` function
948    has returned an instance of the type.  If the :attr:`tp_new` function returns an
949    instance of some other type that is not a subtype of the original type, no
950    :attr:`tp_init` function is called; if :attr:`tp_new` returns an instance of a
951    subtype of the original type, the subtype's :attr:`tp_init` is called.  (VERSION
952    NOTE: described here is what is implemented in Python 2.2.1 and later.  In
953    Python 2.2, the :attr:`tp_init` of the type of the object returned by
954    :attr:`tp_new` was always called, if not *NULL*.)
956    This field is inherited by subtypes.
959 .. cmember:: allocfunc PyTypeObject.tp_alloc
961    An optional pointer to an instance allocation function.
963    The function signature is ::
965       PyObject *tp_alloc(PyTypeObject *self, Py_ssize_t nitems)
967    The purpose of this function is to separate memory allocation from memory
968    initialization.  It should return a pointer to a block of memory of adequate
969    length for the instance, suitably aligned, and initialized to zeros, but with
970    :attr:`ob_refcnt` set to ``1`` and :attr:`ob_type` set to the type argument.  If
971    the type's :attr:`tp_itemsize` is non-zero, the object's :attr:`ob_size` field
972    should be initialized to *nitems* and the length of the allocated memory block
973    should be ``tp_basicsize + nitems*tp_itemsize``, rounded up to a multiple of
974    ``sizeof(void*)``; otherwise, *nitems* is not used and the length of the block
975    should be :attr:`tp_basicsize`.
977    Do not use this function to do any other instance initialization, not even to
978    allocate additional memory; that should be done by :attr:`tp_new`.
980    This field is inherited by static subtypes, but not by dynamic subtypes
981    (subtypes created by a class statement); in the latter, this field is always set
982    to :cfunc:`PyType_GenericAlloc`, to force a standard heap allocation strategy.
983    That is also the recommended value for statically defined types.
986 .. cmember:: newfunc PyTypeObject.tp_new
988    An optional pointer to an instance creation function.
990    If this function is *NULL* for a particular type, that type cannot be called to
991    create new instances; presumably there is some other way to create instances,
992    like a factory function.
994    The function signature is ::
996       PyObject *tp_new(PyTypeObject *subtype, PyObject *args, PyObject *kwds)
998    The subtype argument is the type of the object being created; the *args* and
999    *kwds* arguments represent positional and keyword arguments of the call to the
1000    type.  Note that subtype doesn't have to equal the type whose :attr:`tp_new`
1001    function is called; it may be a subtype of that type (but not an unrelated
1002    type).
1004    The :attr:`tp_new` function should call ``subtype->tp_alloc(subtype, nitems)``
1005    to allocate space for the object, and then do only as much further
1006    initialization as is absolutely necessary.  Initialization that can safely be
1007    ignored or repeated should be placed in the :attr:`tp_init` handler.  A good
1008    rule of thumb is that for immutable types, all initialization should take place
1009    in :attr:`tp_new`, while for mutable types, most initialization should be
1010    deferred to :attr:`tp_init`.
1012    This field is inherited by subtypes, except it is not inherited by static types
1013    whose :attr:`tp_base` is *NULL* or ``&PyBaseObject_Type``.  The latter exception
1014    is a precaution so that old extension types don't become callable simply by
1015    being linked with Python 2.2.
1018 .. cmember:: destructor PyTypeObject.tp_free
1020    An optional pointer to an instance deallocation function.
1022    The signature of this function has changed slightly: in Python 2.2 and 2.2.1,
1023    its signature is :ctype:`destructor`::
1025       void tp_free(PyObject *)
1027    In Python 2.3 and beyond, its signature is :ctype:`freefunc`::
1029       void tp_free(void *)
1031    The only initializer that is compatible with both versions is ``_PyObject_Del``,
1032    whose definition has suitably adapted in Python 2.3.
1034    This field is inherited by static subtypes, but not by dynamic subtypes
1035    (subtypes created by a class statement); in the latter, this field is set to a
1036    deallocator suitable to match :cfunc:`PyType_GenericAlloc` and the value of the
1037    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit.
1040 .. cmember:: inquiry PyTypeObject.tp_is_gc
1042    An optional pointer to a function called by the garbage collector.
1044    The garbage collector needs to know whether a particular object is collectible
1045    or not.  Normally, it is sufficient to look at the object's type's
1046    :attr:`tp_flags` field, and check the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit.  But
1047    some types have a mixture of statically and dynamically allocated instances, and
1048    the statically allocated instances are not collectible.  Such types should
1049    define this function; it should return ``1`` for a collectible instance, and
1050    ``0`` for a non-collectible instance. The signature is ::
1052       int tp_is_gc(PyObject *self)
1054    (The only example of this are types themselves.  The metatype,
1055    :cdata:`PyType_Type`, defines this function to distinguish between statically
1056    and dynamically allocated types.)
1058    This field is inherited by subtypes.  (VERSION NOTE: in Python 2.2, it was not
1059    inherited.  It is inherited in 2.2.1 and later versions.)
1062 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_bases
1064    Tuple of base types.
1066    This is set for types created by a class statement.  It should be *NULL* for
1067    statically defined types.
1069    This field is not inherited.
1072 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_mro
1074    Tuple containing the expanded set of base types, starting with the type itself
1075    and ending with :class:`object`, in Method Resolution Order.
1077    This field is not inherited; it is calculated fresh by :cfunc:`PyType_Ready`.
1080 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_cache
1082    Unused.  Not inherited.  Internal use only.
1085 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_subclasses
1087    List of weak references to subclasses.  Not inherited.  Internal use only.
1090 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_weaklist
1092    Weak reference list head, for weak references to this type object.  Not
1093    inherited.  Internal use only.
1095 The remaining fields are only defined if the feature test macro
1096 :const:`COUNT_ALLOCS` is defined, and are for internal use only. They are
1097 documented here for completeness.  None of these fields are inherited by
1098 subtypes.
1101 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_allocs
1103    Number of allocations.
1106 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_frees
1108    Number of frees.
1111 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_maxalloc
1113    Maximum simultaneously allocated objects.
1116 .. cmember:: PyTypeObject* PyTypeObject.tp_next
1118    Pointer to the next type object with a non-zero :attr:`tp_allocs` field.
1120 Also, note that, in a garbage collected Python, tp_dealloc may be called from
1121 any Python thread, not just the thread which created the object (if the object
1122 becomes part of a refcount cycle, that cycle might be collected by a garbage
1123 collection on any thread).  This is not a problem for Python API calls, since
1124 the thread on which tp_dealloc is called will own the Global Interpreter Lock
1125 (GIL). However, if the object being destroyed in turn destroys objects from some
1126 other C or C++ library, care should be taken to ensure that destroying those
1127 objects on the thread which called tp_dealloc will not violate any assumptions
1128 of the library.
1131 .. _number-structs:
1133 Number Object Structures
1134 ========================
1136 .. sectionauthor:: Amaury Forgeot d'Arc
1139 .. ctype:: PyNumberMethods
1141    This structure holds pointers to the functions which an object uses to
1142    implement the number protocol.  Almost every function below is used by the
1143    function of similar name documented in the :ref:`number` section.
1145    Here is the structure definition::
1147        typedef struct {
1148             binaryfunc nb_add;
1149             binaryfunc nb_subtract;
1150             binaryfunc nb_multiply;
1151             binaryfunc nb_remainder;
1152             binaryfunc nb_divmod;
1153             ternaryfunc nb_power;
1154             unaryfunc nb_negative;
1155             unaryfunc nb_positive;
1156             unaryfunc nb_absolute;
1157             inquiry nb_nonzero;       /* Used by PyObject_IsTrue */
1158             unaryfunc nb_invert;
1159             binaryfunc nb_lshift;
1160             binaryfunc nb_rshift;
1161             binaryfunc nb_and;
1162             binaryfunc nb_xor;
1163             binaryfunc nb_or;
1164             coercion nb_coerce;       /* Used by the coerce() function */
1165             unaryfunc nb_int;
1166             unaryfunc nb_long;
1167             unaryfunc nb_float;
1168             unaryfunc nb_oct;
1169             unaryfunc nb_hex;
1171             /* Added in release 2.0 */
1172             binaryfunc nb_inplace_add;
1173             binaryfunc nb_inplace_subtract;
1174             binaryfunc nb_inplace_multiply;
1175             binaryfunc nb_inplace_remainder;
1176             ternaryfunc nb_inplace_power;
1177             binaryfunc nb_inplace_lshift;
1178             binaryfunc nb_inplace_rshift;
1179             binaryfunc nb_inplace_and;
1180             binaryfunc nb_inplace_xor;
1181             binaryfunc nb_inplace_or;
1183             /* Added in release 2.2 */
1184             binaryfunc nb_floor_divide;
1185             binaryfunc nb_true_divide;
1186             binaryfunc nb_inplace_floor_divide;
1187             binaryfunc nb_inplace_true_divide;
1189             /* Added in release 2.5 */
1190             unaryfunc nb_index;
1191        } PyNumberMethods;
1194 Binary and ternary functions may receive different kinds of arguments, depending
1195 on the flag bit :const:`Py_TPFLAGS_CHECKTYPES`:
1197 - If :const:`Py_TPFLAGS_CHECKTYPES` is not set, the function arguments are
1198   guaranteed to be of the object's type; the caller is responsible for calling
1199   the coercion method specified by the :attr:`nb_coerce` member to convert the
1200   arguments:
1202   .. cmember:: coercion PyNumberMethods.nb_coerce
1204      This function is used by :cfunc:`PyNumber_CoerceEx` and has the same
1205      signature.  The first argument is always a pointer to an object of the
1206      defined type.  If the conversion to a common "larger" type is possible, the
1207      function replaces the pointers with new references to the converted objects
1208      and returns ``0``.  If the conversion is not possible, the function returns
1209      ``1``.  If an error condition is set, it will return ``-1``.
1211 - If the :const:`Py_TPFLAGS_CHECKTYPES` flag is set, binary and ternary
1212   functions must check the type of all their operands, and implement the
1213   necessary conversions (at least one of the operands is an instance of the
1214   defined type).  This is the recommended way; with Python 3.0 coercion will
1215   disappear completely.
1217 If the operation is not defined for the given operands, binary and ternary
1218 functions must return ``Py_NotImplemented``, if another error occurred they must
1219 return ``NULL`` and set an exception.
1222 .. _mapping-structs:
1224 Mapping Object Structures
1225 =========================
1227 .. sectionauthor:: Amaury Forgeot d'Arc
1230 .. ctype:: PyMappingMethods
1232    This structure holds pointers to the functions which an object uses to
1233    implement the mapping protocol.  It has three members:
1235 .. cmember:: lenfunc PyMappingMethods.mp_length
1237    This function is used by :cfunc:`PyMapping_Length` and
1238    :cfunc:`PyObject_Size`, and has the same signature.  This slot may be set to
1239    *NULL* if the object has no defined length.
1241 .. cmember:: binaryfunc PyMappingMethods.mp_subscript
1243    This function is used by :cfunc:`PyObject_GetItem` and has the same
1244    signature.  This slot must be filled for the :cfunc:`PyMapping_Check`
1245    function to return ``1``, it can be *NULL* otherwise.
1247 .. cmember:: objobjargproc PyMappingMethods.mp_ass_subscript
1249    This function is used by :cfunc:`PyObject_SetItem` and has the same
1250    signature.  If this slot is *NULL*, the object does not support item
1251    assignment.
1254 .. _sequence-structs:
1256 Sequence Object Structures
1257 ==========================
1259 .. sectionauthor:: Amaury Forgeot d'Arc
1262 .. ctype:: PySequenceMethods
1264    This structure holds pointers to the functions which an object uses to
1265    implement the sequence protocol.
1267 .. cmember:: lenfunc PySequenceMethods.sq_length
1269    This function is used by :cfunc:`PySequence_Size` and :cfunc:`PyObject_Size`,
1270    and has the same signature.
1272 .. cmember:: binaryfunc PySequenceMethods.sq_concat
1274    This function is used by :cfunc:`PySequence_Concat` and has the same
1275    signature.  It is also used by the ``+`` operator, after trying the numeric
1276    addition via the :attr:`tp_as_number.nb_add` slot.
1278 .. cmember:: ssizeargfunc PySequenceMethods.sq_repeat
1280    This function is used by :cfunc:`PySequence_Repeat` and has the same
1281    signature.  It is also used by the ``*`` operator, after trying numeric
1282    multiplication via the :attr:`tp_as_number.nb_mul` slot.
1284 .. cmember:: ssizeargfunc PySequenceMethods.sq_item
1286    This function is used by :cfunc:`PySequence_GetItem` and has the same
1287    signature.  This slot must be filled for the :cfunc:`PySequence_Check`
1288    function to return ``1``, it can be *NULL* otherwise.
1290    Negative indexes are handled as follows: if the :attr:`sq_length` slot is
1291    filled, it is called and the sequence length is used to compute a positive
1292    index which is passed to :attr:`sq_item`.  If :attr:`sq_length` is *NULL*,
1293    the index is passed as is to the function.
1295 .. cmember:: ssizeobjargproc PySequenceMethods.sq_ass_item
1297    This function is used by :cfunc:`PySequence_SetItem` and has the same
1298    signature.  This slot may be left to *NULL* if the object does not support
1299    item assignment.
1301 .. cmember:: objobjproc PySequenceMethods.sq_contains
1303    This function may be used by :cfunc:`PySequence_Contains` and has the same
1304    signature.  This slot may be left to *NULL*, in this case
1305    :cfunc:`PySequence_Contains` simply traverses the sequence until it finds a
1306    match.
1308 .. cmember:: binaryfunc PySequenceMethods.sq_inplace_concat
1310    This function is used by :cfunc:`PySequence_InPlaceConcat` and has the same
1311    signature.  It should modify its first operand, and return it.
1313 .. cmember:: ssizeargfunc PySequenceMethods.sq_inplace_repeat
1315    This function is used by :cfunc:`PySequence_InPlaceRepeat` and has the same
1316    signature.  It should modify its first operand, and return it.
1318 .. XXX need to explain precedence between mapping and sequence
1319 .. XXX explains when to implement the sq_inplace_* slots
1322 .. _buffer-structs:
1324 Buffer Object Structures
1325 ========================
1327 .. sectionauthor:: Greg J. Stein <greg@lyra.org>
1330 The buffer interface exports a model where an object can expose its internal
1331 data as a set of chunks of data, where each chunk is specified as a
1332 pointer/length pair.  These chunks are called :dfn:`segments` and are presumed
1333 to be non-contiguous in memory.
1335 If an object does not export the buffer interface, then its :attr:`tp_as_buffer`
1336 member in the :ctype:`PyTypeObject` structure should be *NULL*.  Otherwise, the
1337 :attr:`tp_as_buffer` will point to a :ctype:`PyBufferProcs` structure.
1339 .. note::
1341    It is very important that your :ctype:`PyTypeObject` structure uses
1342    :const:`Py_TPFLAGS_DEFAULT` for the value of the :attr:`tp_flags` member rather
1343    than ``0``.  This tells the Python runtime that your :ctype:`PyBufferProcs`
1344    structure contains the :attr:`bf_getcharbuffer` slot. Older versions of Python
1345    did not have this member, so a new Python interpreter using an old extension
1346    needs to be able to test for its presence before using it.
1349 .. ctype:: PyBufferProcs
1351    Structure used to hold the function pointers which define an implementation of
1352    the buffer protocol.
1354    The first slot is :attr:`bf_getreadbuffer`, of type :ctype:`getreadbufferproc`.
1355    If this slot is *NULL*, then the object does not support reading from the
1356    internal data.  This is non-sensical, so implementors should fill this in, but
1357    callers should test that the slot contains a non-*NULL* value.
1359    The next slot is :attr:`bf_getwritebuffer` having type
1360    :ctype:`getwritebufferproc`.  This slot may be *NULL* if the object does not
1361    allow writing into its returned buffers.
1363    The third slot is :attr:`bf_getsegcount`, with type :ctype:`getsegcountproc`.
1364    This slot must not be *NULL* and is used to inform the caller how many segments
1365    the object contains.  Simple objects such as :ctype:`PyString_Type` and
1366    :ctype:`PyBuffer_Type` objects contain a single segment.
1368    .. index:: single: PyType_HasFeature()
1370    The last slot is :attr:`bf_getcharbuffer`, of type :ctype:`getcharbufferproc`.
1371    This slot will only be present if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER`
1372    flag is present in the :attr:`tp_flags` field of the object's
1373    :ctype:`PyTypeObject`. Before using this slot, the caller should test whether it
1374    is present by using the :cfunc:`PyType_HasFeature` function.  If the flag is
1375    present, :attr:`bf_getcharbuffer` may be *NULL*, indicating that the object's
1376    contents cannot be used as *8-bit characters*. The slot function may also raise
1377    an error if the object's contents cannot be interpreted as 8-bit characters.
1378    For example, if the object is an array which is configured to hold floating
1379    point values, an exception may be raised if a caller attempts to use
1380    :attr:`bf_getcharbuffer` to fetch a sequence of 8-bit characters. This notion of
1381    exporting the internal buffers as "text" is used to distinguish between objects
1382    that are binary in nature, and those which have character-based content.
1384    .. note::
1386       The current policy seems to state that these characters may be multi-byte
1387       characters. This implies that a buffer size of *N* does not mean there are *N*
1388       characters present.
1391 .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER
1393    Flag bit set in the type structure to indicate that the :attr:`bf_getcharbuffer`
1394    slot is known.  This being set does not indicate that the object supports the
1395    buffer interface or that the :attr:`bf_getcharbuffer` slot is non-*NULL*.
1398 .. ctype:: Py_ssize_t (*readbufferproc) (PyObject *self, Py_ssize_t segment, void **ptrptr)
1400    Return a pointer to a readable segment of the buffer in ``*ptrptr``.  This
1401    function is allowed to raise an exception, in which case it must return ``-1``.
1402    The *segment* which is specified must be zero or positive, and strictly less
1403    than the number of segments returned by the :attr:`bf_getsegcount` slot
1404    function.  On success, it returns the length of the segment, and sets
1405    ``*ptrptr`` to a pointer to that memory.
1408 .. ctype:: Py_ssize_t (*writebufferproc) (PyObject *self, Py_ssize_t segment, void **ptrptr)
1410    Return a pointer to a writable memory buffer in ``*ptrptr``, and the length of
1411    that segment as the function return value.  The memory buffer must correspond to
1412    buffer segment *segment*.  Must return ``-1`` and set an exception on error.
1413    :exc:`TypeError` should be raised if the object only supports read-only buffers,
1414    and :exc:`SystemError` should be raised when *segment* specifies a segment that
1415    doesn't exist.
1417    .. Why doesn't it raise ValueError for this one?
1418       GJS: because you shouldn't be calling it with an invalid
1419       segment. That indicates a blatant programming error in the C code.
1422 .. ctype:: Py_ssize_t (*segcountproc) (PyObject *self, Py_ssize_t *lenp)
1424    Return the number of memory segments which comprise the buffer.  If *lenp* is
1425    not *NULL*, the implementation must report the sum of the sizes (in bytes) of
1426    all segments in ``*lenp``. The function cannot fail.
1429 .. ctype:: Py_ssize_t (*charbufferproc) (PyObject *self, Py_ssize_t segment, const char **ptrptr)
1431    Return the size of the segment *segment* that *ptrptr*  is set to.  ``*ptrptr``
1432    is set to the memory buffer. Returns ``-1`` on error.