Use richer assertions in test_mailbox (for better failure messages).
[python.git] / Doc / c-api / typeobj.rst
blob05663751d8858907a9f5ca1c1e80275678ff5778
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.
67    .. versionchanged:: 2.5
68       This field used to be an :ctype:`int` type. This might require changes
69       in your code for properly supporting 64-bit systems.
72 .. cmember:: PyTypeObject* PyObject.ob_type
74    This is the type's type, in other words its metatype.  It is initialized by the
75    argument to the ``PyObject_HEAD_INIT`` macro, and its value should normally be
76    ``&PyType_Type``.  However, for dynamically loadable extension modules that must
77    be usable on Windows (at least), the compiler complains that this is not a valid
78    initializer.  Therefore, the convention is to pass *NULL* to the
79    ``PyObject_HEAD_INIT`` macro and to initialize this field explicitly at the
80    start of the module's initialization function, before doing anything else.  This
81    is typically done like this::
83       Foo_Type.ob_type = &PyType_Type;
85    This should be done before any instances of the type are created.
86    :cfunc:`PyType_Ready` checks if :attr:`ob_type` is *NULL*, and if so,
87    initializes it: in Python 2.2, it is set to ``&PyType_Type``; in Python 2.2.1
88    and later it is initialized to the :attr:`ob_type` field of the base class.
89    :cfunc:`PyType_Ready` will not change this field if it is non-zero.
91    In Python 2.2, this field is not inherited by subtypes.  In 2.2.1, and in 2.3
92    and beyond, it is inherited by subtypes.
95 .. cmember:: Py_ssize_t PyVarObject.ob_size
97    For statically allocated type objects, this should be initialized to zero.  For
98    dynamically allocated type objects, this field has a special internal meaning.
100    This field is not inherited by subtypes.
103 .. cmember:: char* PyTypeObject.tp_name
105    Pointer to a NUL-terminated string containing the name of the type. For types
106    that are accessible as module globals, the string should be the full module
107    name, followed by a dot, followed by the type name; for built-in types, it
108    should be just the type name.  If the module is a submodule of a package, the
109    full package name is part of the full module name.  For example, a type named
110    :class:`T` defined in module :mod:`M` in subpackage :mod:`Q` in package :mod:`P`
111    should have the :attr:`tp_name` initializer ``"P.Q.M.T"``.
113    For dynamically allocated type objects, this should just be the type name, and
114    the module name explicitly stored in the type dict as the value for key
115    ``'__module__'``.
117    For statically allocated type objects, the tp_name field should contain a dot.
118    Everything before the last dot is made accessible as the :attr:`__module__`
119    attribute, and everything after the last dot is made accessible as the
120    :attr:`__name__` attribute.
122    If no dot is present, the entire :attr:`tp_name` field is made accessible as the
123    :attr:`__name__` attribute, and the :attr:`__module__` attribute is undefined
124    (unless explicitly set in the dictionary, as explained above).  This means your
125    type will be impossible to pickle.
127    This field is not inherited by subtypes.
130 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_basicsize
131              Py_ssize_t PyTypeObject.tp_itemsize
133    These fields allow calculating the size in bytes of instances of the type.
135    There are two kinds of types: types with fixed-length instances have a zero
136    :attr:`tp_itemsize` field, types with variable-length instances have a non-zero
137    :attr:`tp_itemsize` field.  For a type with fixed-length instances, all
138    instances have the same size, given in :attr:`tp_basicsize`.
140    For a type with variable-length instances, the instances must have an
141    :attr:`ob_size` field, and the instance size is :attr:`tp_basicsize` plus N
142    times :attr:`tp_itemsize`, where N is the "length" of the object.  The value of
143    N is typically stored in the instance's :attr:`ob_size` field.  There are
144    exceptions:  for example, long ints use a negative :attr:`ob_size` to indicate a
145    negative number, and N is ``abs(ob_size)`` there.  Also, the presence of an
146    :attr:`ob_size` field in the instance layout doesn't mean that the instance
147    structure is variable-length (for example, the structure for the list type has
148    fixed-length instances, yet those instances have a meaningful :attr:`ob_size`
149    field).
151    The basic size includes the fields in the instance declared by the macro
152    :cmacro:`PyObject_HEAD` or :cmacro:`PyObject_VAR_HEAD` (whichever is used to
153    declare the instance struct) and this in turn includes the :attr:`_ob_prev` and
154    :attr:`_ob_next` fields if they are present.  This means that the only correct
155    way to get an initializer for the :attr:`tp_basicsize` is to use the
156    ``sizeof`` operator on the struct used to declare the instance layout.
157    The basic size does not include the GC header size (this is new in Python 2.2;
158    in 2.1 and 2.0, the GC header size was included in :attr:`tp_basicsize`).
160    These fields are inherited separately by subtypes.  If the base type has a
161    non-zero :attr:`tp_itemsize`, it is generally not safe to set
162    :attr:`tp_itemsize` to a different non-zero value in a subtype (though this
163    depends on the implementation of the base type).
165    A note about alignment: if the variable items require a particular alignment,
166    this should be taken care of by the value of :attr:`tp_basicsize`.  Example:
167    suppose a type implements an array of ``double``. :attr:`tp_itemsize` is
168    ``sizeof(double)``. It is the programmer's responsibility that
169    :attr:`tp_basicsize` is a multiple of ``sizeof(double)`` (assuming this is the
170    alignment requirement for ``double``).
173 .. cmember:: destructor PyTypeObject.tp_dealloc
175    A pointer to the instance destructor function.  This function must be defined
176    unless the type guarantees that its instances will never be deallocated (as is
177    the case for the singletons ``None`` and ``Ellipsis``).
179    The destructor function is called by the :cfunc:`Py_DECREF` and
180    :cfunc:`Py_XDECREF` macros when the new reference count is zero.  At this point,
181    the instance is still in existence, but there are no references to it.  The
182    destructor function should free all references which the instance owns, free all
183    memory buffers owned by the instance (using the freeing function corresponding
184    to the allocation function used to allocate the buffer), and finally (as its
185    last action) call the type's :attr:`tp_free` function.  If the type is not
186    subtypable (doesn't have the :const:`Py_TPFLAGS_BASETYPE` flag bit set), it is
187    permissible to call the object deallocator directly instead of via
188    :attr:`tp_free`.  The object deallocator should be the one used to allocate the
189    instance; this is normally :cfunc:`PyObject_Del` if the instance was allocated
190    using :cfunc:`PyObject_New` or :cfunc:`PyObject_VarNew`, or
191    :cfunc:`PyObject_GC_Del` if the instance was allocated using
192    :cfunc:`PyObject_GC_New` or :cfunc:`PyObject_GC_VarNew`.
194    This field is inherited by subtypes.
197 .. cmember:: printfunc PyTypeObject.tp_print
199    An optional pointer to the instance print function.
201    The print function is only called when the instance is printed to a *real* file;
202    when it is printed to a pseudo-file (like a :class:`StringIO` instance), the
203    instance's :attr:`tp_repr` or :attr:`tp_str` function is called to convert it to
204    a string.  These are also called when the type's :attr:`tp_print` field is
205    *NULL*.  A type should never implement :attr:`tp_print` in a way that produces
206    different output than :attr:`tp_repr` or :attr:`tp_str` would.
208    The print function is called with the same signature as :cfunc:`PyObject_Print`:
209    ``int tp_print(PyObject *self, FILE *file, int flags)``.  The *self* argument is
210    the instance to be printed.  The *file* argument is the stdio file to which it
211    is to be printed.  The *flags* argument is composed of flag bits. The only flag
212    bit currently defined is :const:`Py_PRINT_RAW`. When the :const:`Py_PRINT_RAW`
213    flag bit is set, the instance should be printed the same way as :attr:`tp_str`
214    would format it; when the :const:`Py_PRINT_RAW` flag bit is clear, the instance
215    should be printed the same was as :attr:`tp_repr` would format it. It should
216    return ``-1`` and set an exception condition when an error occurred during the
217    comparison.
219    It is possible that the :attr:`tp_print` field will be deprecated. In any case,
220    it is recommended not to define :attr:`tp_print`, but instead to rely on
221    :attr:`tp_repr` and :attr:`tp_str` for printing.
223    This field is inherited by subtypes.
226 .. cmember:: getattrfunc PyTypeObject.tp_getattr
228    An optional pointer to the get-attribute-string function.
230    This field is deprecated.  When it is defined, it should point to a function
231    that acts the same as the :attr:`tp_getattro` function, but taking a C string
232    instead of a Python string object to give the attribute name.  The signature is
233    the same as for :cfunc:`PyObject_GetAttrString`.
235    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_getattro`: a subtype
236    inherits both :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` from its base type when
237    the subtype's :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` are both *NULL*.
240 .. cmember:: setattrfunc PyTypeObject.tp_setattr
242    An optional pointer to the set-attribute-string function.
244    This field is deprecated.  When it is defined, it should point to a function
245    that acts the same as the :attr:`tp_setattro` function, but taking a C string
246    instead of a Python string object to give the attribute name.  The signature is
247    the same as for :cfunc:`PyObject_SetAttrString`.
249    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_setattro`: a subtype
250    inherits both :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` from its base type when
251    the subtype's :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` are both *NULL*.
254 .. cmember:: cmpfunc PyTypeObject.tp_compare
256    An optional pointer to the three-way comparison function.
258    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Compare`. The function should
259    return ``1`` if *self* greater than *other*, ``0`` if *self* is equal to
260    *other*, and ``-1`` if *self* less than *other*.  It should return ``-1`` and
261    set an exception condition when an error occurred during the comparison.
263    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_richcompare` and
264    :attr:`tp_hash`: a subtypes inherits all three of :attr:`tp_compare`,
265    :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash` when the subtype's
266    :attr:`tp_compare`, :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash` are all *NULL*.
269 .. cmember:: reprfunc PyTypeObject.tp_repr
271    .. index:: builtin: repr
273    An optional pointer to a function that implements the built-in function
274    :func:`repr`.
276    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Repr`; it must return a string
277    or a Unicode object.  Ideally, this function should return a string that, when
278    passed to :func:`eval`, given a suitable environment, returns an object with the
279    same value.  If this is not feasible, it should return a string starting with
280    ``'<'`` and ending with ``'>'`` from which both the type and the value of the
281    object can be deduced.
283    When this field is not set, a string of the form ``<%s object at %p>`` is
284    returned, where ``%s`` is replaced by the type name, and ``%p`` by the object's
285    memory address.
287    This field is inherited by subtypes.
289 .. cmember:: PyNumberMethods* tp_as_number
291    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to
292    objects which implement the number protocol.  These fields are documented in
293    :ref:`number-structs`.
295    The :attr:`tp_as_number` field is not inherited, but the contained fields are
296    inherited individually.
299 .. cmember:: PySequenceMethods* tp_as_sequence
301    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to
302    objects which implement the sequence protocol.  These fields are documented
303    in :ref:`sequence-structs`.
305    The :attr:`tp_as_sequence` field is not inherited, but the contained fields
306    are inherited individually.
309 .. cmember:: PyMappingMethods* tp_as_mapping
311    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to
312    objects which implement the mapping protocol.  These fields are documented in
313    :ref:`mapping-structs`.
315    The :attr:`tp_as_mapping` field is not inherited, but the contained fields
316    are inherited individually.
319 .. cmember:: hashfunc PyTypeObject.tp_hash
321    .. index:: builtin: hash
323    An optional pointer to a function that implements the built-in function
324    :func:`hash`.
326    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Hash`; it must return a C
327    long.  The value ``-1`` should not be returned as a normal return value; when an
328    error occurs during the computation of the hash value, the function should set
329    an exception and return ``-1``.
331    This field can be set explicitly to :cfunc:`PyObject_HashNotImplemented` to
332    block inheritance of the hash method from a parent type. This is interpreted
333    as the equivalent of ``__hash__ = None`` at the Python level, causing
334    ``isinstance(o, collections.Hashable)`` to correctly return ``False``. Note
335    that the converse is also true - setting ``__hash__ = None`` on a class at
336    the Python level will result in the ``tp_hash`` slot being set to
337    :cfunc:`PyObject_HashNotImplemented`.
339    When this field is not set, two possibilities exist: if the :attr:`tp_compare`
340    and :attr:`tp_richcompare` fields are both *NULL*, a default hash value based on
341    the object's address is returned; otherwise, a :exc:`TypeError` is raised.
343    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_richcompare` and
344    :attr:`tp_compare`: a subtypes inherits all three of :attr:`tp_compare`,
345    :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash`, when the subtype's
346    :attr:`tp_compare`, :attr:`tp_richcompare` and :attr:`tp_hash` are all *NULL*.
349 .. cmember:: ternaryfunc PyTypeObject.tp_call
351    An optional pointer to a function that implements calling the object.  This
352    should be *NULL* if the object is not callable.  The signature is the same as
353    for :cfunc:`PyObject_Call`.
355    This field is inherited by subtypes.
358 .. cmember:: reprfunc PyTypeObject.tp_str
360    An optional pointer to a function that implements the built-in operation
361    :func:`str`.  (Note that :class:`str` is a type now, and :func:`str` calls the
362    constructor for that type.  This constructor calls :cfunc:`PyObject_Str` to do
363    the actual work, and :cfunc:`PyObject_Str` will call this handler.)
365    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_Str`; it must return a string
366    or a Unicode object.  This function should return a "friendly" string
367    representation of the object, as this is the representation that will be used by
368    the print statement.
370    When this field is not set, :cfunc:`PyObject_Repr` is called to return a string
371    representation.
373    This field is inherited by subtypes.
376 .. cmember:: getattrofunc PyTypeObject.tp_getattro
378    An optional pointer to the get-attribute function.
380    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_GetAttr`.  It is usually
381    convenient to set this field to :cfunc:`PyObject_GenericGetAttr`, which
382    implements the normal way of looking for object attributes.
384    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_getattr`: a subtype
385    inherits both :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` from its base type when
386    the subtype's :attr:`tp_getattr` and :attr:`tp_getattro` are both *NULL*.
389 .. cmember:: setattrofunc PyTypeObject.tp_setattro
391    An optional pointer to the set-attribute function.
393    The signature is the same as for :cfunc:`PyObject_SetAttr`.  It is usually
394    convenient to set this field to :cfunc:`PyObject_GenericSetAttr`, which
395    implements the normal way of setting object attributes.
397    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_setattr`: a subtype
398    inherits both :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` from its base type when
399    the subtype's :attr:`tp_setattr` and :attr:`tp_setattro` are both *NULL*.
402 .. cmember:: PyBufferProcs* PyTypeObject.tp_as_buffer
404    Pointer to an additional structure that contains fields relevant only to objects
405    which implement the buffer interface.  These fields are documented in
406    :ref:`buffer-structs`.
408    The :attr:`tp_as_buffer` field is not inherited, but the contained fields are
409    inherited individually.
412 .. cmember:: long PyTypeObject.tp_flags
414    This field is a bit mask of various flags.  Some flags indicate variant
415    semantics for certain situations; others are used to indicate that certain
416    fields in the type object (or in the extension structures referenced via
417    :attr:`tp_as_number`, :attr:`tp_as_sequence`, :attr:`tp_as_mapping`, and
418    :attr:`tp_as_buffer`) that were historically not always present are valid; if
419    such a flag bit is clear, the type fields it guards must not be accessed and
420    must be considered to have a zero or *NULL* value instead.
422    Inheritance of this field is complicated.  Most flag bits are inherited
423    individually, i.e. if the base type has a flag bit set, the subtype inherits
424    this flag bit.  The flag bits that pertain to extension structures are strictly
425    inherited if the extension structure is inherited, i.e. the base type's value of
426    the flag bit is copied into the subtype together with a pointer to the extension
427    structure.  The :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is inherited together with
428    the :attr:`tp_traverse` and :attr:`tp_clear` fields, i.e. if the
429    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is clear in the subtype and the
430    :attr:`tp_traverse` and :attr:`tp_clear` fields in the subtype exist (as
431    indicated by the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag bit) and have *NULL*
432    values.
434    The following bit masks are currently defined; these can be ORed together using
435    the ``|`` operator to form the value of the :attr:`tp_flags` field.  The macro
436    :cfunc:`PyType_HasFeature` takes a type and a flags value, *tp* and *f*, and
437    checks whether ``tp->tp_flags & f`` is non-zero.
440    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER
442       If this bit is set, the :ctype:`PyBufferProcs` struct referenced by
443       :attr:`tp_as_buffer` has the :attr:`bf_getcharbuffer` field.
446    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_SEQUENCE_IN
448       If this bit is set, the :ctype:`PySequenceMethods` struct referenced by
449       :attr:`tp_as_sequence` has the :attr:`sq_contains` field.
452    .. data:: Py_TPFLAGS_GC
454       This bit is obsolete.  The bit it used to name is no longer in use.  The symbol
455       is now defined as zero.
458    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_INPLACEOPS
460       If this bit is set, the :ctype:`PySequenceMethods` struct referenced by
461       :attr:`tp_as_sequence` and the :ctype:`PyNumberMethods` structure referenced by
462       :attr:`tp_as_number` contain the fields for in-place operators. In particular,
463       this means that the :ctype:`PyNumberMethods` structure has the fields
464       :attr:`nb_inplace_add`, :attr:`nb_inplace_subtract`,
465       :attr:`nb_inplace_multiply`, :attr:`nb_inplace_divide`,
466       :attr:`nb_inplace_remainder`, :attr:`nb_inplace_power`,
467       :attr:`nb_inplace_lshift`, :attr:`nb_inplace_rshift`, :attr:`nb_inplace_and`,
468       :attr:`nb_inplace_xor`, and :attr:`nb_inplace_or`; and the
469       :ctype:`PySequenceMethods` struct has the fields :attr:`sq_inplace_concat` and
470       :attr:`sq_inplace_repeat`.
473    .. data:: Py_TPFLAGS_CHECKTYPES
475       If this bit is set, the binary and ternary operations in the
476       :ctype:`PyNumberMethods` structure referenced by :attr:`tp_as_number` accept
477       arguments of arbitrary object types, and do their own type conversions if
478       needed.  If this bit is clear, those operations require that all arguments have
479       the current type as their type, and the caller is supposed to perform a coercion
480       operation first.  This applies to :attr:`nb_add`, :attr:`nb_subtract`,
481       :attr:`nb_multiply`, :attr:`nb_divide`, :attr:`nb_remainder`, :attr:`nb_divmod`,
482       :attr:`nb_power`, :attr:`nb_lshift`, :attr:`nb_rshift`, :attr:`nb_and`,
483       :attr:`nb_xor`, and :attr:`nb_or`.
486    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE
488       If this bit is set, the type object has the :attr:`tp_richcompare` field, as
489       well as the :attr:`tp_traverse` and the :attr:`tp_clear` fields.
492    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_WEAKREFS
494       If this bit is set, the :attr:`tp_weaklistoffset` field is defined.  Instances
495       of a type are weakly referenceable if the type's :attr:`tp_weaklistoffset` field
496       has a value greater than zero.
499    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_ITER
501       If this bit is set, the type object has the :attr:`tp_iter` and
502       :attr:`tp_iternext` fields.
505    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS
507       If this bit is set, the type object has several new fields defined starting in
508       Python 2.2: :attr:`tp_methods`, :attr:`tp_members`, :attr:`tp_getset`,
509       :attr:`tp_base`, :attr:`tp_dict`, :attr:`tp_descr_get`, :attr:`tp_descr_set`,
510       :attr:`tp_dictoffset`, :attr:`tp_init`, :attr:`tp_alloc`, :attr:`tp_new`,
511       :attr:`tp_free`, :attr:`tp_is_gc`, :attr:`tp_bases`, :attr:`tp_mro`,
512       :attr:`tp_cache`, :attr:`tp_subclasses`, and :attr:`tp_weaklist`.
515    .. data:: Py_TPFLAGS_HEAPTYPE
517       This bit is set when the type object itself is allocated on the heap.  In this
518       case, the :attr:`ob_type` field of its instances is considered a reference to
519       the type, and the type object is INCREF'ed when a new instance is created, and
520       DECREF'ed when an instance is destroyed (this does not apply to instances of
521       subtypes; only the type referenced by the instance's ob_type gets INCREF'ed or
522       DECREF'ed).
525    .. data:: Py_TPFLAGS_BASETYPE
527       This bit is set when the type can be used as the base type of another type.  If
528       this bit is clear, the type cannot be subtyped (similar to a "final" class in
529       Java).
532    .. data:: Py_TPFLAGS_READY
534       This bit is set when the type object has been fully initialized by
535       :cfunc:`PyType_Ready`.
538    .. data:: Py_TPFLAGS_READYING
540       This bit is set while :cfunc:`PyType_Ready` is in the process of initializing
541       the type object.
544    .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_GC
546       This bit is set when the object supports garbage collection.  If this bit
547       is set, instances must be created using :cfunc:`PyObject_GC_New` and
548       destroyed using :cfunc:`PyObject_GC_Del`.  More information in section
549       :ref:`supporting-cycle-detection`.  This bit also implies that the
550       GC-related fields :attr:`tp_traverse` and :attr:`tp_clear` are present in
551       the type object; but those fields also exist when
552       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` is clear but
553       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` is set.
556    .. data:: Py_TPFLAGS_DEFAULT
558       This is a bitmask of all the bits that pertain to the existence of certain
559       fields in the type object and its extension structures. Currently, it includes
560       the following bits: :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER`,
561       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_SEQUENCE_IN`, :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_INPLACEOPS`,
562       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE`, :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_WEAKREFS`,
563       :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_ITER`, and :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS`.
566 .. cmember:: char* PyTypeObject.tp_doc
568    An optional pointer to a NUL-terminated C string giving the docstring for this
569    type object.  This is exposed as the :attr:`__doc__` attribute on the type and
570    instances of the type.
572    This field is *not* inherited by subtypes.
574 The following three fields only exist if the
575 :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag bit is set.
578 .. cmember:: traverseproc PyTypeObject.tp_traverse
580    An optional pointer to a traversal function for the garbage collector.  This is
581    only used if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is set.  More information
582    about Python's garbage collection scheme can be found in section
583    :ref:`supporting-cycle-detection`.
585    The :attr:`tp_traverse` pointer is used by the garbage collector to detect
586    reference cycles. A typical implementation of a :attr:`tp_traverse` function
587    simply calls :cfunc:`Py_VISIT` on each of the instance's members that are Python
588    objects.  For example, this is function :cfunc:`local_traverse` from the
589    :mod:`thread` extension module::
591       static int
592       local_traverse(localobject *self, visitproc visit, void *arg)
593       {
594           Py_VISIT(self->args);
595           Py_VISIT(self->kw);
596           Py_VISIT(self->dict);
597           return 0;
598       }
600    Note that :cfunc:`Py_VISIT` is called only on those members that can participate
601    in reference cycles.  Although there is also a ``self->key`` member, it can only
602    be *NULL* or a Python string and therefore cannot be part of a reference cycle.
604    On the other hand, even if you know a member can never be part of a cycle, as a
605    debugging aid you may want to visit it anyway just so the :mod:`gc` module's
606    :func:`get_referents` function will include it.
608    Note that :cfunc:`Py_VISIT` requires the *visit* and *arg* parameters to
609    :cfunc:`local_traverse` to have these specific names; don't name them just
610    anything.
612    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_clear` and the
613    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit: the flag bit, :attr:`tp_traverse`, and
614    :attr:`tp_clear` are all inherited from the base type if they are all zero in
615    the subtype *and* the subtype has the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag
616    bit set.
619 .. cmember:: inquiry PyTypeObject.tp_clear
621    An optional pointer to a clear function for the garbage collector. This is only
622    used if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit is set.
624    The :attr:`tp_clear` member function is used to break reference cycles in cyclic
625    garbage detected by the garbage collector.  Taken together, all :attr:`tp_clear`
626    functions in the system must combine to break all reference cycles.  This is
627    subtle, and if in any doubt supply a :attr:`tp_clear` function.  For example,
628    the tuple type does not implement a :attr:`tp_clear` function, because it's
629    possible to prove that no reference cycle can be composed entirely of tuples.
630    Therefore the :attr:`tp_clear` functions of other types must be sufficient to
631    break any cycle containing a tuple.  This isn't immediately obvious, and there's
632    rarely a good reason to avoid implementing :attr:`tp_clear`.
634    Implementations of :attr:`tp_clear` should drop the instance's references to
635    those of its members that may be Python objects, and set its pointers to those
636    members to *NULL*, as in the following example::
638       static int
639       local_clear(localobject *self)
640       {
641           Py_CLEAR(self->key);
642           Py_CLEAR(self->args);
643           Py_CLEAR(self->kw);
644           Py_CLEAR(self->dict);
645           return 0;
646       }
648    The :cfunc:`Py_CLEAR` macro should be used, because clearing references is
649    delicate:  the reference to the contained object must not be decremented until
650    after the pointer to the contained object is set to *NULL*.  This is because
651    decrementing the reference count may cause the contained object to become trash,
652    triggering a chain of reclamation activity that may include invoking arbitrary
653    Python code (due to finalizers, or weakref callbacks, associated with the
654    contained object). If it's possible for such code to reference *self* again,
655    it's important that the pointer to the contained object be *NULL* at that time,
656    so that *self* knows the contained object can no longer be used.  The
657    :cfunc:`Py_CLEAR` macro performs the operations in a safe order.
659    Because the goal of :attr:`tp_clear` functions is to break reference cycles,
660    it's not necessary to clear contained objects like Python strings or Python
661    integers, which can't participate in reference cycles. On the other hand, it may
662    be convenient to clear all contained Python objects, and write the type's
663    :attr:`tp_dealloc` function to invoke :attr:`tp_clear`.
665    More information about Python's garbage collection scheme can be found in
666    section :ref:`supporting-cycle-detection`.
668    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_traverse` and the
669    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit: the flag bit, :attr:`tp_traverse`, and
670    :attr:`tp_clear` are all inherited from the base type if they are all zero in
671    the subtype *and* the subtype has the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_RICHCOMPARE` flag
672    bit set.
675 .. cmember:: richcmpfunc PyTypeObject.tp_richcompare
677    An optional pointer to the rich comparison function, whose signature is
678    ``PyObject *tp_richcompare(PyObject *a, PyObject *b, int op)``.
680    The function should return the result of the comparison (usually ``Py_True``
681    or ``Py_False``).  If the comparison is undefined, it must return
682    ``Py_NotImplemented``, if another error occurred it must return ``NULL`` and
683    set an exception condition.
685    .. note::
687       If you want to implement a type for which only a limited set of
688       comparisons makes sense (e.g. ``==`` and ``!=``, but not ``<`` and
689       friends), directly raise :exc:`TypeError` in the rich comparison function.
691    This field is inherited by subtypes together with :attr:`tp_compare` and
692    :attr:`tp_hash`: a subtype inherits all three of :attr:`tp_compare`,
693    :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash`, when the subtype's
694    :attr:`tp_compare`, :attr:`tp_richcompare`, and :attr:`tp_hash` are all *NULL*.
696    The following constants are defined to be used as the third argument for
697    :attr:`tp_richcompare` and for :cfunc:`PyObject_RichCompare`:
699    +----------------+------------+
700    | Constant       | Comparison |
701    +================+============+
702    | :const:`Py_LT` | ``<``      |
703    +----------------+------------+
704    | :const:`Py_LE` | ``<=``     |
705    +----------------+------------+
706    | :const:`Py_EQ` | ``==``     |
707    +----------------+------------+
708    | :const:`Py_NE` | ``!=``     |
709    +----------------+------------+
710    | :const:`Py_GT` | ``>``      |
711    +----------------+------------+
712    | :const:`Py_GE` | ``>=``     |
713    +----------------+------------+
716 The next field only exists if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_WEAKREFS` flag bit is
717 set.
719 .. cmember:: long PyTypeObject.tp_weaklistoffset
721    If the instances of this type are weakly referenceable, this field is greater
722    than zero and contains the offset in the instance structure of the weak
723    reference list head (ignoring the GC header, if present); this offset is used by
724    :cfunc:`PyObject_ClearWeakRefs` and the :cfunc:`PyWeakref_\*` functions.  The
725    instance structure needs to include a field of type :ctype:`PyObject\*` which is
726    initialized to *NULL*.
728    Do not confuse this field with :attr:`tp_weaklist`; that is the list head for
729    weak references to the type object itself.
731    This field is inherited by subtypes, but see the rules listed below. A subtype
732    may override this offset; this means that the subtype uses a different weak
733    reference list head than the base type.  Since the list head is always found via
734    :attr:`tp_weaklistoffset`, this should not be a problem.
736    When a type defined by a class statement has no :attr:`__slots__` declaration,
737    and none of its base types are weakly referenceable, the type is made weakly
738    referenceable by adding a weak reference list head slot to the instance layout
739    and setting the :attr:`tp_weaklistoffset` of that slot's offset.
741    When a type's :attr:`__slots__` declaration contains a slot named
742    :attr:`__weakref__`, that slot becomes the weak reference list head for
743    instances of the type, and the slot's offset is stored in the type's
744    :attr:`tp_weaklistoffset`.
746    When a type's :attr:`__slots__` declaration does not contain a slot named
747    :attr:`__weakref__`, the type inherits its :attr:`tp_weaklistoffset` from its
748    base type.
750 The next two fields only exist if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_ITER` flag bit is
751 set.
754 .. cmember:: getiterfunc PyTypeObject.tp_iter
756    An optional pointer to a function that returns an iterator for the object.  Its
757    presence normally signals that the instances of this type are iterable (although
758    sequences may be iterable without this function, and classic instances always
759    have this function, even if they don't define an :meth:`__iter__` method).
761    This function has the same signature as :cfunc:`PyObject_GetIter`.
763    This field is inherited by subtypes.
766 .. cmember:: iternextfunc PyTypeObject.tp_iternext
768    An optional pointer to a function that returns the next item in an iterator.
769    When the iterator is exhausted, it must return *NULL*; a :exc:`StopIteration`
770    exception may or may not be set.  When another error occurs, it must return
771    *NULL* too.  Its presence normally signals that the instances of this type
772    are iterators (although classic instances always have this function, even if
773    they don't define a :meth:`next` method).
775    Iterator types should also define the :attr:`tp_iter` function, and that
776    function should return the iterator instance itself (not a new iterator
777    instance).
779    This function has the same signature as :cfunc:`PyIter_Next`.
781    This field is inherited by subtypes.
783 The next fields, up to and including :attr:`tp_weaklist`, only exist if the
784 :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_CLASS` flag bit is set.
787 .. cmember:: struct PyMethodDef* PyTypeObject.tp_methods
789    An optional pointer to a static *NULL*-terminated array of :ctype:`PyMethodDef`
790    structures, declaring regular methods of this type.
792    For each entry in the array, an entry is added to the type's dictionary (see
793    :attr:`tp_dict` below) containing a method descriptor.
795    This field is not inherited by subtypes (methods are inherited through a
796    different mechanism).
799 .. cmember:: struct PyMemberDef* PyTypeObject.tp_members
801    An optional pointer to a static *NULL*-terminated array of :ctype:`PyMemberDef`
802    structures, declaring regular data members (fields or slots) of instances of
803    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 member descriptor.
808    This field is not inherited by subtypes (members are inherited through a
809    different mechanism).
812 .. cmember:: struct PyGetSetDef* PyTypeObject.tp_getset
814    An optional pointer to a static *NULL*-terminated array of :ctype:`PyGetSetDef`
815    structures, declaring computed attributes of instances of this type.
817    For each entry in the array, an entry is added to the type's dictionary (see
818    :attr:`tp_dict` below) containing a getset descriptor.
820    This field is not inherited by subtypes (computed attributes are inherited
821    through a different mechanism).
823    Docs for PyGetSetDef (XXX belong elsewhere)::
825       typedef PyObject *(*getter)(PyObject *, void *);
826       typedef int (*setter)(PyObject *, PyObject *, void *);
828       typedef struct PyGetSetDef {
829           char *name;    /* attribute name */
830           getter get;    /* C function to get the attribute */
831           setter set;    /* C function to set the attribute */
832           char *doc;     /* optional doc string */
833           void *closure; /* optional additional data for getter and setter */
834       } PyGetSetDef;
837 .. cmember:: PyTypeObject* PyTypeObject.tp_base
839    An optional pointer to a base type from which type properties are inherited.  At
840    this level, only single inheritance is supported; multiple inheritance require
841    dynamically creating a type object by calling the metatype.
843    This field is not inherited by subtypes (obviously), but it defaults to
844    ``&PyBaseObject_Type`` (which to Python programmers is known as the type
845    :class:`object`).
848 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_dict
850    The type's dictionary is stored here by :cfunc:`PyType_Ready`.
852    This field should normally be initialized to *NULL* before PyType_Ready is
853    called; it may also be initialized to a dictionary containing initial attributes
854    for the type.  Once :cfunc:`PyType_Ready` has initialized the type, extra
855    attributes for the type may be added to this dictionary only if they don't
856    correspond to overloaded operations (like :meth:`__add__`).
858    This field is not inherited by subtypes (though the attributes defined in here
859    are inherited through a different mechanism).
862 .. cmember:: descrgetfunc PyTypeObject.tp_descr_get
864    An optional pointer to a "descriptor get" function.
866    The function signature is ::
868       PyObject * tp_descr_get(PyObject *self, PyObject *obj, PyObject *type);
870    XXX explain.
872    This field is inherited by subtypes.
875 .. cmember:: descrsetfunc PyTypeObject.tp_descr_set
877    An optional pointer to a "descriptor set" function.
879    The function signature is ::
881       int tp_descr_set(PyObject *self, PyObject *obj, PyObject *value);
883    This field is inherited by subtypes.
885    XXX explain.
888 .. cmember:: long PyTypeObject.tp_dictoffset
890    If the instances of this type have a dictionary containing instance variables,
891    this field is non-zero and contains the offset in the instances of the type of
892    the instance variable dictionary; this offset is used by
893    :cfunc:`PyObject_GenericGetAttr`.
895    Do not confuse this field with :attr:`tp_dict`; that is the dictionary for
896    attributes of the type object itself.
898    If the value of this field is greater than zero, it specifies the offset from
899    the start of the instance structure.  If the value is less than zero, it
900    specifies the offset from the *end* of the instance structure.  A negative
901    offset is more expensive to use, and should only be used when the instance
902    structure contains a variable-length part.  This is used for example to add an
903    instance variable dictionary to subtypes of :class:`str` or :class:`tuple`. Note
904    that the :attr:`tp_basicsize` field should account for the dictionary added to
905    the end in that case, even though the dictionary is not included in the basic
906    object layout.  On a system with a pointer size of 4 bytes,
907    :attr:`tp_dictoffset` should be set to ``-4`` to indicate that the dictionary is
908    at the very end of the structure.
910    The real dictionary offset in an instance can be computed from a negative
911    :attr:`tp_dictoffset` as follows::
913       dictoffset = tp_basicsize + abs(ob_size)*tp_itemsize + tp_dictoffset
914       if dictoffset is not aligned on sizeof(void*):
915           round up to sizeof(void*)
917    where :attr:`tp_basicsize`, :attr:`tp_itemsize` and :attr:`tp_dictoffset` are
918    taken from the type object, and :attr:`ob_size` is taken from the instance.  The
919    absolute value is taken because long ints use the sign of :attr:`ob_size` to
920    store the sign of the number.  (There's never a need to do this calculation
921    yourself; it is done for you by :cfunc:`_PyObject_GetDictPtr`.)
923    This field is inherited by subtypes, but see the rules listed below. A subtype
924    may override this offset; this means that the subtype instances store the
925    dictionary at a difference offset than the base type.  Since the dictionary is
926    always found via :attr:`tp_dictoffset`, this should not be a problem.
928    When a type defined by a class statement has no :attr:`__slots__` declaration,
929    and none of its base types has an instance variable dictionary, a dictionary
930    slot is added to the instance layout and the :attr:`tp_dictoffset` is set to
931    that slot's offset.
933    When a type defined by a class statement has a :attr:`__slots__` declaration,
934    the type inherits its :attr:`tp_dictoffset` from its base type.
936    (Adding a slot named :attr:`__dict__` to the :attr:`__slots__` declaration does
937    not have the expected effect, it just causes confusion.  Maybe this should be
938    added as a feature just like :attr:`__weakref__` though.)
941 .. cmember:: initproc PyTypeObject.tp_init
943    An optional pointer to an instance initialization function.
945    This function corresponds to the :meth:`__init__` method of classes.  Like
946    :meth:`__init__`, it is possible to create an instance without calling
947    :meth:`__init__`, and it is possible to reinitialize an instance by calling its
948    :meth:`__init__` method again.
950    The function signature is ::
952       int tp_init(PyObject *self, PyObject *args, PyObject *kwds)
954    The self argument is the instance to be initialized; the *args* and *kwds*
955    arguments represent positional and keyword arguments of the call to
956    :meth:`__init__`.
958    The :attr:`tp_init` function, if not *NULL*, is called when an instance is
959    created normally by calling its type, after the type's :attr:`tp_new` function
960    has returned an instance of the type.  If the :attr:`tp_new` function returns an
961    instance of some other type that is not a subtype of the original type, no
962    :attr:`tp_init` function is called; if :attr:`tp_new` returns an instance of a
963    subtype of the original type, the subtype's :attr:`tp_init` is called.  (VERSION
964    NOTE: described here is what is implemented in Python 2.2.1 and later.  In
965    Python 2.2, the :attr:`tp_init` of the type of the object returned by
966    :attr:`tp_new` was always called, if not *NULL*.)
968    This field is inherited by subtypes.
971 .. cmember:: allocfunc PyTypeObject.tp_alloc
973    An optional pointer to an instance allocation function.
975    The function signature is ::
977       PyObject *tp_alloc(PyTypeObject *self, Py_ssize_t nitems)
979    The purpose of this function is to separate memory allocation from memory
980    initialization.  It should return a pointer to a block of memory of adequate
981    length for the instance, suitably aligned, and initialized to zeros, but with
982    :attr:`ob_refcnt` set to ``1`` and :attr:`ob_type` set to the type argument.  If
983    the type's :attr:`tp_itemsize` is non-zero, the object's :attr:`ob_size` field
984    should be initialized to *nitems* and the length of the allocated memory block
985    should be ``tp_basicsize + nitems*tp_itemsize``, rounded up to a multiple of
986    ``sizeof(void*)``; otherwise, *nitems* is not used and the length of the block
987    should be :attr:`tp_basicsize`.
989    Do not use this function to do any other instance initialization, not even to
990    allocate additional memory; that should be done by :attr:`tp_new`.
992    This field is inherited by static subtypes, but not by dynamic subtypes
993    (subtypes created by a class statement); in the latter, this field is always set
994    to :cfunc:`PyType_GenericAlloc`, to force a standard heap allocation strategy.
995    That is also the recommended value for statically defined types.
998 .. cmember:: newfunc PyTypeObject.tp_new
1000    An optional pointer to an instance creation function.
1002    If this function is *NULL* for a particular type, that type cannot be called to
1003    create new instances; presumably there is some other way to create instances,
1004    like a factory function.
1006    The function signature is ::
1008       PyObject *tp_new(PyTypeObject *subtype, PyObject *args, PyObject *kwds)
1010    The subtype argument is the type of the object being created; the *args* and
1011    *kwds* arguments represent positional and keyword arguments of the call to the
1012    type.  Note that subtype doesn't have to equal the type whose :attr:`tp_new`
1013    function is called; it may be a subtype of that type (but not an unrelated
1014    type).
1016    The :attr:`tp_new` function should call ``subtype->tp_alloc(subtype, nitems)``
1017    to allocate space for the object, and then do only as much further
1018    initialization as is absolutely necessary.  Initialization that can safely be
1019    ignored or repeated should be placed in the :attr:`tp_init` handler.  A good
1020    rule of thumb is that for immutable types, all initialization should take place
1021    in :attr:`tp_new`, while for mutable types, most initialization should be
1022    deferred to :attr:`tp_init`.
1024    This field is inherited by subtypes, except it is not inherited by static types
1025    whose :attr:`tp_base` is *NULL* or ``&PyBaseObject_Type``.  The latter exception
1026    is a precaution so that old extension types don't become callable simply by
1027    being linked with Python 2.2.
1030 .. cmember:: destructor PyTypeObject.tp_free
1032    An optional pointer to an instance deallocation function.
1034    The signature of this function has changed slightly: in Python 2.2 and 2.2.1,
1035    its signature is :ctype:`destructor`::
1037       void tp_free(PyObject *)
1039    In Python 2.3 and beyond, its signature is :ctype:`freefunc`::
1041       void tp_free(void *)
1043    The only initializer that is compatible with both versions is ``_PyObject_Del``,
1044    whose definition has suitably adapted in Python 2.3.
1046    This field is inherited by static subtypes, but not by dynamic subtypes
1047    (subtypes created by a class statement); in the latter, this field is set to a
1048    deallocator suitable to match :cfunc:`PyType_GenericAlloc` and the value of the
1049    :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit.
1052 .. cmember:: inquiry PyTypeObject.tp_is_gc
1054    An optional pointer to a function called by the garbage collector.
1056    The garbage collector needs to know whether a particular object is collectible
1057    or not.  Normally, it is sufficient to look at the object's type's
1058    :attr:`tp_flags` field, and check the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GC` flag bit.  But
1059    some types have a mixture of statically and dynamically allocated instances, and
1060    the statically allocated instances are not collectible.  Such types should
1061    define this function; it should return ``1`` for a collectible instance, and
1062    ``0`` for a non-collectible instance. The signature is ::
1064       int tp_is_gc(PyObject *self)
1066    (The only example of this are types themselves.  The metatype,
1067    :cdata:`PyType_Type`, defines this function to distinguish between statically
1068    and dynamically allocated types.)
1070    This field is inherited by subtypes.  (VERSION NOTE: in Python 2.2, it was not
1071    inherited.  It is inherited in 2.2.1 and later versions.)
1074 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_bases
1076    Tuple of base types.
1078    This is set for types created by a class statement.  It should be *NULL* for
1079    statically defined types.
1081    This field is not inherited.
1084 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_mro
1086    Tuple containing the expanded set of base types, starting with the type itself
1087    and ending with :class:`object`, in Method Resolution Order.
1089    This field is not inherited; it is calculated fresh by :cfunc:`PyType_Ready`.
1092 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_cache
1094    Unused.  Not inherited.  Internal use only.
1097 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_subclasses
1099    List of weak references to subclasses.  Not inherited.  Internal use only.
1102 .. cmember:: PyObject* PyTypeObject.tp_weaklist
1104    Weak reference list head, for weak references to this type object.  Not
1105    inherited.  Internal use only.
1107 The remaining fields are only defined if the feature test macro
1108 :const:`COUNT_ALLOCS` is defined, and are for internal use only. They are
1109 documented here for completeness.  None of these fields are inherited by
1110 subtypes.
1113 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_allocs
1115    Number of allocations.
1118 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_frees
1120    Number of frees.
1123 .. cmember:: Py_ssize_t PyTypeObject.tp_maxalloc
1125    Maximum simultaneously allocated objects.
1128 .. cmember:: PyTypeObject* PyTypeObject.tp_next
1130    Pointer to the next type object with a non-zero :attr:`tp_allocs` field.
1132 Also, note that, in a garbage collected Python, tp_dealloc may be called from
1133 any Python thread, not just the thread which created the object (if the object
1134 becomes part of a refcount cycle, that cycle might be collected by a garbage
1135 collection on any thread).  This is not a problem for Python API calls, since
1136 the thread on which tp_dealloc is called will own the Global Interpreter Lock
1137 (GIL). However, if the object being destroyed in turn destroys objects from some
1138 other C or C++ library, care should be taken to ensure that destroying those
1139 objects on the thread which called tp_dealloc will not violate any assumptions
1140 of the library.
1143 .. _number-structs:
1145 Number Object Structures
1146 ========================
1148 .. sectionauthor:: Amaury Forgeot d'Arc
1151 .. ctype:: PyNumberMethods
1153    This structure holds pointers to the functions which an object uses to
1154    implement the number protocol.  Almost every function below is used by the
1155    function of similar name documented in the :ref:`number` section.
1157    Here is the structure definition::
1159        typedef struct {
1160             binaryfunc nb_add;
1161             binaryfunc nb_subtract;
1162             binaryfunc nb_multiply;
1163             binaryfunc nb_divide;
1164             binaryfunc nb_remainder;
1165             binaryfunc nb_divmod;
1166             ternaryfunc nb_power;
1167             unaryfunc nb_negative;
1168             unaryfunc nb_positive;
1169             unaryfunc nb_absolute;
1170             inquiry nb_nonzero;       /* Used by PyObject_IsTrue */
1171             unaryfunc nb_invert;
1172             binaryfunc nb_lshift;
1173             binaryfunc nb_rshift;
1174             binaryfunc nb_and;
1175             binaryfunc nb_xor;
1176             binaryfunc nb_or;
1177             coercion nb_coerce;       /* Used by the coerce() function */
1178             unaryfunc nb_int;
1179             unaryfunc nb_long;
1180             unaryfunc nb_float;
1181             unaryfunc nb_oct;
1182             unaryfunc nb_hex;
1184             /* Added in release 2.0 */
1185             binaryfunc nb_inplace_add;
1186             binaryfunc nb_inplace_subtract;
1187             binaryfunc nb_inplace_multiply;
1188             binaryfunc nb_inplace_divide;
1189             binaryfunc nb_inplace_remainder;
1190             ternaryfunc nb_inplace_power;
1191             binaryfunc nb_inplace_lshift;
1192             binaryfunc nb_inplace_rshift;
1193             binaryfunc nb_inplace_and;
1194             binaryfunc nb_inplace_xor;
1195             binaryfunc nb_inplace_or;
1197             /* Added in release 2.2 */
1198             binaryfunc nb_floor_divide;
1199             binaryfunc nb_true_divide;
1200             binaryfunc nb_inplace_floor_divide;
1201             binaryfunc nb_inplace_true_divide;
1203             /* Added in release 2.5 */
1204             unaryfunc nb_index;
1205        } PyNumberMethods;
1208 Binary and ternary functions may receive different kinds of arguments, depending
1209 on the flag bit :const:`Py_TPFLAGS_CHECKTYPES`:
1211 - If :const:`Py_TPFLAGS_CHECKTYPES` is not set, the function arguments are
1212   guaranteed to be of the object's type; the caller is responsible for calling
1213   the coercion method specified by the :attr:`nb_coerce` member to convert the
1214   arguments:
1216   .. cmember:: coercion PyNumberMethods.nb_coerce
1218      This function is used by :cfunc:`PyNumber_CoerceEx` and has the same
1219      signature.  The first argument is always a pointer to an object of the
1220      defined type.  If the conversion to a common "larger" type is possible, the
1221      function replaces the pointers with new references to the converted objects
1222      and returns ``0``.  If the conversion is not possible, the function returns
1223      ``1``.  If an error condition is set, it will return ``-1``.
1225 - If the :const:`Py_TPFLAGS_CHECKTYPES` flag is set, binary and ternary
1226   functions must check the type of all their operands, and implement the
1227   necessary conversions (at least one of the operands is an instance of the
1228   defined type).  This is the recommended way; with Python 3.0 coercion will
1229   disappear completely.
1231 If the operation is not defined for the given operands, binary and ternary
1232 functions must return ``Py_NotImplemented``, if another error occurred they must
1233 return ``NULL`` and set an exception.
1236 .. _mapping-structs:
1238 Mapping Object Structures
1239 =========================
1241 .. sectionauthor:: Amaury Forgeot d'Arc
1244 .. ctype:: PyMappingMethods
1246    This structure holds pointers to the functions which an object uses to
1247    implement the mapping protocol.  It has three members:
1249 .. cmember:: lenfunc PyMappingMethods.mp_length
1251    This function is used by :cfunc:`PyMapping_Length` and
1252    :cfunc:`PyObject_Size`, and has the same signature.  This slot may be set to
1253    *NULL* if the object has no defined length.
1255 .. cmember:: binaryfunc PyMappingMethods.mp_subscript
1257    This function is used by :cfunc:`PyObject_GetItem` and has the same
1258    signature.  This slot must be filled for the :cfunc:`PyMapping_Check`
1259    function to return ``1``, it can be *NULL* otherwise.
1261 .. cmember:: objobjargproc PyMappingMethods.mp_ass_subscript
1263    This function is used by :cfunc:`PyObject_SetItem` and has the same
1264    signature.  If this slot is *NULL*, the object does not support item
1265    assignment.
1268 .. _sequence-structs:
1270 Sequence Object Structures
1271 ==========================
1273 .. sectionauthor:: Amaury Forgeot d'Arc
1276 .. ctype:: PySequenceMethods
1278    This structure holds pointers to the functions which an object uses to
1279    implement the sequence protocol.
1281 .. cmember:: lenfunc PySequenceMethods.sq_length
1283    This function is used by :cfunc:`PySequence_Size` and :cfunc:`PyObject_Size`,
1284    and has the same signature.
1286 .. cmember:: binaryfunc PySequenceMethods.sq_concat
1288    This function is used by :cfunc:`PySequence_Concat` and has the same
1289    signature.  It is also used by the ``+`` operator, after trying the numeric
1290    addition via the :attr:`tp_as_number.nb_add` slot.
1292 .. cmember:: ssizeargfunc PySequenceMethods.sq_repeat
1294    This function is used by :cfunc:`PySequence_Repeat` and has the same
1295    signature.  It is also used by the ``*`` operator, after trying numeric
1296    multiplication via the :attr:`tp_as_number.nb_mul` slot.
1298 .. cmember:: ssizeargfunc PySequenceMethods.sq_item
1300    This function is used by :cfunc:`PySequence_GetItem` and has the same
1301    signature.  This slot must be filled for the :cfunc:`PySequence_Check`
1302    function to return ``1``, it can be *NULL* otherwise.
1304    Negative indexes are handled as follows: if the :attr:`sq_length` slot is
1305    filled, it is called and the sequence length is used to compute a positive
1306    index which is passed to :attr:`sq_item`.  If :attr:`sq_length` is *NULL*,
1307    the index is passed as is to the function.
1309 .. cmember:: ssizeobjargproc PySequenceMethods.sq_ass_item
1311    This function is used by :cfunc:`PySequence_SetItem` and has the same
1312    signature.  This slot may be left to *NULL* if the object does not support
1313    item assignment.
1315 .. cmember:: objobjproc PySequenceMethods.sq_contains
1317    This function may be used by :cfunc:`PySequence_Contains` and has the same
1318    signature.  This slot may be left to *NULL*, in this case
1319    :cfunc:`PySequence_Contains` simply traverses the sequence until it finds a
1320    match.
1322 .. cmember:: binaryfunc PySequenceMethods.sq_inplace_concat
1324    This function is used by :cfunc:`PySequence_InPlaceConcat` and has the same
1325    signature.  It should modify its first operand, and return it.
1327 .. cmember:: ssizeargfunc PySequenceMethods.sq_inplace_repeat
1329    This function is used by :cfunc:`PySequence_InPlaceRepeat` and has the same
1330    signature.  It should modify its first operand, and return it.
1332 .. XXX need to explain precedence between mapping and sequence
1333 .. XXX explains when to implement the sq_inplace_* slots
1336 .. _buffer-structs:
1338 Buffer Object Structures
1339 ========================
1341 .. sectionauthor:: Greg J. Stein <greg@lyra.org>
1344 The buffer interface exports a model where an object can expose its internal
1345 data as a set of chunks of data, where each chunk is specified as a
1346 pointer/length pair.  These chunks are called :dfn:`segments` and are presumed
1347 to be non-contiguous in memory.
1349 If an object does not export the buffer interface, then its :attr:`tp_as_buffer`
1350 member in the :ctype:`PyTypeObject` structure should be *NULL*.  Otherwise, the
1351 :attr:`tp_as_buffer` will point to a :ctype:`PyBufferProcs` structure.
1353 .. note::
1355    It is very important that your :ctype:`PyTypeObject` structure uses
1356    :const:`Py_TPFLAGS_DEFAULT` for the value of the :attr:`tp_flags` member rather
1357    than ``0``.  This tells the Python runtime that your :ctype:`PyBufferProcs`
1358    structure contains the :attr:`bf_getcharbuffer` slot. Older versions of Python
1359    did not have this member, so a new Python interpreter using an old extension
1360    needs to be able to test for its presence before using it.
1363 .. ctype:: PyBufferProcs
1365    Structure used to hold the function pointers which define an implementation of
1366    the buffer protocol.
1368    The first slot is :attr:`bf_getreadbuffer`, of type :ctype:`getreadbufferproc`.
1369    If this slot is *NULL*, then the object does not support reading from the
1370    internal data.  This is non-sensical, so implementors should fill this in, but
1371    callers should test that the slot contains a non-*NULL* value.
1373    The next slot is :attr:`bf_getwritebuffer` having type
1374    :ctype:`getwritebufferproc`.  This slot may be *NULL* if the object does not
1375    allow writing into its returned buffers.
1377    The third slot is :attr:`bf_getsegcount`, with type :ctype:`getsegcountproc`.
1378    This slot must not be *NULL* and is used to inform the caller how many segments
1379    the object contains.  Simple objects such as :ctype:`PyString_Type` and
1380    :ctype:`PyBuffer_Type` objects contain a single segment.
1382    .. index:: single: PyType_HasFeature()
1384    The last slot is :attr:`bf_getcharbuffer`, of type :ctype:`getcharbufferproc`.
1385    This slot will only be present if the :const:`Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER`
1386    flag is present in the :attr:`tp_flags` field of the object's
1387    :ctype:`PyTypeObject`. Before using this slot, the caller should test whether it
1388    is present by using the :cfunc:`PyType_HasFeature` function.  If the flag is
1389    present, :attr:`bf_getcharbuffer` may be *NULL*, indicating that the object's
1390    contents cannot be used as *8-bit characters*. The slot function may also raise
1391    an error if the object's contents cannot be interpreted as 8-bit characters.
1392    For example, if the object is an array which is configured to hold floating
1393    point values, an exception may be raised if a caller attempts to use
1394    :attr:`bf_getcharbuffer` to fetch a sequence of 8-bit characters. This notion of
1395    exporting the internal buffers as "text" is used to distinguish between objects
1396    that are binary in nature, and those which have character-based content.
1398    .. note::
1400       The current policy seems to state that these characters may be multi-byte
1401       characters. This implies that a buffer size of *N* does not mean there are *N*
1402       characters present.
1405 .. data:: Py_TPFLAGS_HAVE_GETCHARBUFFER
1407    Flag bit set in the type structure to indicate that the :attr:`bf_getcharbuffer`
1408    slot is known.  This being set does not indicate that the object supports the
1409    buffer interface or that the :attr:`bf_getcharbuffer` slot is non-*NULL*.
1412 .. ctype:: Py_ssize_t (*readbufferproc) (PyObject *self, Py_ssize_t segment, void **ptrptr)
1414    Return a pointer to a readable segment of the buffer in ``*ptrptr``.  This
1415    function is allowed to raise an exception, in which case it must return ``-1``.
1416    The *segment* which is specified must be zero or positive, and strictly less
1417    than the number of segments returned by the :attr:`bf_getsegcount` slot
1418    function.  On success, it returns the length of the segment, and sets
1419    ``*ptrptr`` to a pointer to that memory.
1422 .. ctype:: Py_ssize_t (*writebufferproc) (PyObject *self, Py_ssize_t segment, void **ptrptr)
1424    Return a pointer to a writable memory buffer in ``*ptrptr``, and the length of
1425    that segment as the function return value.  The memory buffer must correspond to
1426    buffer segment *segment*.  Must return ``-1`` and set an exception on error.
1427    :exc:`TypeError` should be raised if the object only supports read-only buffers,
1428    and :exc:`SystemError` should be raised when *segment* specifies a segment that
1429    doesn't exist.
1431    .. Why doesn't it raise ValueError for this one?
1432       GJS: because you shouldn't be calling it with an invalid
1433       segment. That indicates a blatant programming error in the C code.
1436 .. ctype:: Py_ssize_t (*segcountproc) (PyObject *self, Py_ssize_t *lenp)
1438    Return the number of memory segments which comprise the buffer.  If *lenp* is
1439    not *NULL*, the implementation must report the sum of the sizes (in bytes) of
1440    all segments in ``*lenp``. The function cannot fail.
1443 .. ctype:: Py_ssize_t (*charbufferproc) (PyObject *self, Py_ssize_t segment, const char **ptrptr)
1445    Return the size of the segment *segment* that *ptrptr*  is set to.  ``*ptrptr``
1446    is set to the memory buffer. Returns ``-1`` on error.