在Python中模拟指针

时间:2009-07-17 21:14:00

标签: python pointers

我正在尝试将内部语言(ihl)交叉编译为Python。

其中一个ihl功能是指针和引用,其行为与您对C或C ++的期望相同。

例如,你可以这样做:

a = [1,2];  // a has an array 
b = &a;     // b points to a
*b = 2;     // derefernce b to store 2 in a
print(a);   // outputs 2
print(*b);   // outputs 2

有没有办法在Python中复制此功能。

我应该指出,我认为我困惑了一些人。我不想要Python中的指针。我只想从Python专家那里得到一个感觉,我应该生成什么样的Python来模拟我上面显示的情况

我的Python并不是最好的,但到目前为止,我的探索还没有产生任何有希望的东西:(

我应该指出,我们正在寻求从我们的ihl转向更常用的语言,因此如果有人可以建议另一种更适合的语言,我们就不会真正与Python挂钩。

10 个答案:

答案 0 :(得分:78)

这可以明确地完成。

class ref:
    def __init__(self, obj): self.obj = obj
    def get(self):    return self.obj
    def set(self, obj):      self.obj = obj

a = ref([1, 2])
b = a
print a.get()  # => [1, 2]
print b.get()  # => [1, 2]

b.set(2)
print a.get()  # => 2
print b.get()  # => 2

答案 1 :(得分:20)

您可能需要阅读Semantics of Python variable names from a C++ perspective。底线:所有变量都是参考

更重要的是,不要考虑变量,而是根据可以命名的对象。

答案 2 :(得分:14)

如果您正在编译类C语言,请说:

func()
{
    var a = 1;
    var *b = &a;
    *b = 2;
    assert(a == 2);
}

进入Python,然后所有“Python中的所有东西都是参考”的东西都是用词不当。

确实,Python中的所有内容都是一个引用,但许多核心类型(整数,字符串)不可变的事实在很多情况下都会有效地解除这一点。在Python中没有直接方式来实现上述功能。

现在,您可以间接地执行此操作:对于任何不可变类型,将其包装为可变类型。 Ephemient的解决方案有效,但我经常这样做:

a = [1]
b = a
b[0] = 2
assert a[0] == 2

(我这样做是为了解决Python在2.x中缺少“非局部”几次。)

这意味着更多的开销:每个不可变类型(或者每个类型,如果你不试图区分)突然创建一个列表(或另一个容器对象),所以你会显着增加变量的开销。单独地,它并不是很多,但是当它应用于整个代码库时它会加起来。

你可以通过只包装不可变类型来减少这种情况,但是你需要跟踪输出中的哪些变量被包装,哪些不是,所以你可以用“a”或“a [来访问” 0]“恰当。它可能会变得毛茸茸。

至于这是否是一个好主意 - 这取决于你为什么这样做。如果你只是想要运行VM,我倾向于拒绝。如果您希望能够从Python调用现有语言,我建议您使用现有的VM并为其创建Python绑定,以便您可以从Python访问和调用它。

答案 3 :(得分:9)

几乎与我投票的ephemient answer完全相同,您可以使用Python的内置property函数。它会在ephemient的答案中做类似于ref类的事情,除了现在,而不是被迫使用getset方法访问ref实例,你只需调用您在类定义中指定为属性的实例的属性。从Python文档(除了我将 C 更改为 ptr ):

class ptr(object):
    def __init__(self):
        self._x = None
    def getx(self):
        return self._x
    def setx(self, value):
        self._x = value
    def delx(self):
        del self._x
    x = property(getx, setx, delx, "I'm the 'x' property.")

两种方法都像C指针一样工作,而不依赖于global。例如,如果你有一个带指针的函数:

def do_stuff_with_pointer(pointer, property, value):
    setattr(pointer, property, value)

例如

a_ref = ptr()      # make pointer
a_ref.x = [1, 2]   # a_ref pointer has an array [1, 2]
b_ref = a_ref      # b_ref points to a_ref
# pass ``ptr`` instance to function that changes its content
do_stuff_with_pointer(b_ref, 'x', 3)
print a_ref.x      # outputs 3
print b_ref.x      # outputs 3

另一个完全疯狂的选择是使用Python的ctypes。试试这个:

from ctypes import *
a = py_object([1,2]) # a has an array 
b = a                # b points to a
b.value = 2          # derefernce b to store 2 in a
print a.value        # outputs 2
print b.value        # outputs 2

或者如果你想得到真正的幻想

from ctypes import *
a = py_object([1,2])   # a has an array 
b = pointer(a)         # b points to a
b.contents.value = 2   # derefernce b to store 2 in a
print a.value          # outputs 2
print b.contents.value # outputs 2

这更像是OP的原始请求。神经病!

答案 4 :(得分:4)

正如其他人所说,所有Python变量本质上都是指针。

从C角度理解这一点的关键是使用许多id()函数的unknown。它告诉你变量指向的地址。

>>> a = [1,2]
>>> id(a)
28354600

>>> b = a
>>> id(a)
28354600

>>> id(b)
28354600

答案 5 :(得分:3)

Python中的所有东西都是指针,但它在Python中称为“引用”。这是您的代码转换为Python:

a = [1,2]  // a has an array 
b = a     // b points to a
a = 2      // store 2 in a.
print(a)   // outputs 2
print(b)  // outputs [1,2]

“解除引用”毫无意义,因为它是所有引用。没有别的东西,所以没有什么可以取消引用。

答案 6 :(得分:1)

这很傻,但想到了......

# Change operations like:
b = &a

# To:
b = "a"

# And change operations like:
*b = 2

# To:
locals()[b] = 2


>>> a = [1,2]
>>> b = "a"
>>> locals()[b] = 2
>>> print(a)
2
>>> print(locals()[b])
2

但是没有指针算术等等,也没有说明你可能遇到的其他问题......

答案 7 :(得分:0)

class Pointer(object):
    def __init__(self, target=None):
        self.target = target

    _noarg = object()

    def __call__(self, target=_noarg):
        if target is not self._noarg:
            self.target = target
        return self.target
a = Pointer([1, 2])
b = a

print a() # => [1, 2]
print b() # => [1, 2]

b(2)
print a()  # => 2
print b()  # => 2

答案 8 :(得分:0)

我认为这个例子很简短明了。

这里我们有隐式列表的类:

class A: 
   foo = []
a, b = A(), A()
a.foo.append(5)
b.foo
ans: [5]

查看这个内存配置文件(使用:from memory_profiler import profile),我的直觉告诉我,这可能以某种方式模拟C中的指针:

Filename: F:/MegaSync/Desktop/python_simulate_pointer_with_class.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
     7     31.2 MiB      0.0 MiB   @profile
     8                             def f():
     9     31.2 MiB      0.0 MiB       a, b = A(), A()
    10                                 #here memoery increase and is coupled
    11     50.3 MiB     19.1 MiB       a.foo.append(np.arange(5000000))
    12     73.2 MiB     22.9 MiB       b.foo.append(np.arange(6000000))
    13     73.2 MiB      0.0 MiB       return a,b


[array([      0,       1,       2, ..., 4999997, 4999998, 4999999]), array([      0,       1,       2, ..., 5999997, 5999998, 5999999])] [array([      0,       1,       2, ..., 4999997, 4999998, 4999999]), array([      0,       1,       2, ..., 5999997, 5999998, 5999999])]
Filename: F:/MegaSync/Desktop/python_simulate_pointer_with_class.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    14     73.4 MiB      0.0 MiB   @profile
    15                             def g():
    16                                 #clearing b.foo list clears a.foo
    17     31.5 MiB    -42.0 MiB       b.foo.clear()
    18     31.5 MiB      0.0 MiB       return a,b


[] []
Filename: F:/MegaSync/Desktop/python_simulate_pointer_with_class.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    19     31.5 MiB      0.0 MiB   @profile
    20                             def h():
    21                                 #and here mem. coupling is lost ;/
    22     69.6 MiB     38.1 MiB       b.foo=np.arange(10000000)
    23                                 #memory inc. when b.foo is replaced
    24    107.8 MiB     38.1 MiB       a.foo.append(np.arange(10000000))
    25                                 #so its seams that modyfing items of
    26                                 #existing object of variable a.foo,
    27                                 #changes automaticcly items of b.foo
    28                                 #and vice versa,but changing object
    29                                 #a.foo itself splits with b.foo
    30    107.8 MiB      0.0 MiB       return b,a


[array([      0,       1,       2, ..., 9999997, 9999998, 9999999])] [      0       1       2 ..., 9999997 9999998 9999999]

在这里,我们在课堂上有明确的自我:

class A: 
    def __init__(self): 
        self.foo = []
a, b = A(), A()
a.foo.append(5)
b.foo
ans: []

Filename: F:/MegaSync/Desktop/python_simulate_pointer_with_class.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    44    107.8 MiB      0.0 MiB   @profile
    45                             def f():
    46    107.8 MiB      0.0 MiB       a, b = B(), B()
    47                                 #here some memory increase
    48                                 #and this mem. is not coupled
    49    126.8 MiB     19.1 MiB       a.foo.append(np.arange(5000000))
    50    149.7 MiB     22.9 MiB       b.foo.append(np.arange(6000000))
    51    149.7 MiB      0.0 MiB       return a,b


[array([      0,       1,       2, ..., 5999997, 5999998, 5999999])] [array([      0,       1,       2, ..., 4999997, 4999998, 4999999])]
Filename: F:/MegaSync/Desktop/python_simulate_pointer_with_class.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    52    111.6 MiB      0.0 MiB   @profile
    53                             def g():
    54                                 #clearing b.foo list
    55                                 #do not clear a.foo
    56     92.5 MiB    -19.1 MiB       b.foo.clear()
    57     92.5 MiB      0.0 MiB       return a,b


[] [array([      0,       1,       2, ..., 5999997, 5999998, 5999999])]
Filename: F:/MegaSync/Desktop/python_simulate_pointer_with_class.py

Line #    Mem usage    Increment   Line Contents
================================================
    58     92.5 MiB      0.0 MiB   @profile
    59                             def h():
    60                                 #and here memory increse again ;/
    61    107.8 MiB     15.3 MiB       b.foo=np.arange(10000000)
    62                                 #memory inc. when b.foo is replaced
    63    145.9 MiB     38.1 MiB       a.foo.append(np.arange(10000000))
    64    145.9 MiB      0.0 MiB       return b,a


[array([      0,       1,       2, ..., 9999997, 9999998, 9999999])] [      0       1       2 ..., 9999997 9999998 9999999]

ps:我是自学编程(从Python开始)所以如果我错了请不要恨我。它只是我的直觉,让我这么想,所以不要恨我!

答案 9 :(得分:-2)

否定,没有指针。您不应该按照语言的设计方式来使用它们。但是,我听到一个令人讨厌的谣言,你可以使用:ctypes模块来使用它们。我没有使用它,但它对我来说闻起来很混乱。