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백엔드 개발파이썬 튜토리얼Python 가상 머신에서 부동 소수점 숫자의 구현 원리는 무엇입니까?

    Float 데이터 구조

    cpython 가상 머신의 부동 소수점 숫자 유형의 데이터 구조 정의는 다음과 같습니다.

    typedef struct {
        PyObject_HEAD
        double ob_fval;
    } PyFloatObject;

    위의 데이터 구조 정의는 다음과 같습니다.

    Python 가상 머신에서 부동 소수점 숫자의 구현 원리는 무엇입니까?

    • 위의 데이터 구조 가장 중요한 필드 중 하나는 부동 소수점 숫자가 실제로 저장되는 ob_fval입니다.

    • ob_refcnt는 객체의 참조 횟수입니다.

    • ob_type은 객체 유형입니다.

    부동 소수점 숫자에 대한 관련 방법

    float 객체 만들기

    앞서 논의한 튜플 및 목록 객체와 유사하게, float 유형이 cpython에서 내부적으로 구현되면 float 객체에 대한 중간 레이어도 생성됩니다. 부동 소수점 숫자의 메모리 할당 속도를 높이세요. 구체적인 관련 코드는 다음과 같습니다.

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

    cpython 내부에서 long을 실행하면 100개의 부동 소수점 개체의 메모리 공간이 캐시됩니다. 100을 초과하면 메모리가 직접 해제됩니다. 여기서 주목할 점은 포인터를 사용하여 모든 부동 객체만 캐시할 수 있다는 것입니다.

    이것은 PyFloatObject 객체의 struct _typeobject *ob_type; 필드를 사용하여 다음 float 객체의 메모리 공간을 가리킵니다. free_list의 데이터가 사용되지 않으므로 이 기능을 사용하여 일부를 저장할 수 있습니다. 기억. 다음은 부동 소수점 개체를 생성하는 구체적인 프로세스입니다.

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

    Addition

    다음은 cpython에서 부동 소수점 숫자를 추가하는 구체적인 구현입니다. 전체 프로세스는 비교적 간단합니다. 새 값을 얻고 새 값을 생성하면 됩니다. PyFloatObject 객체를 추가하고 이 객체 반환을 추가합니다.

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

    뺄셈

    뺄셈도 마찬가지입니다.

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

    Multiplication

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

    Division

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

    Negation

    한 줄의 출력 문이 여기에 추가됩니다. 이는 나중에 테스트할 때 편의를 위한 것입니다.

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

    절댓값 찾기

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

    부울 값 찾기

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

    아래 그림은 cpython 프로그램을 수정한 모습입니다!

    Python 가상 머신에서 부동 소수점 숫자의 구현 원리는 무엇입니까?

    다음은 수정 후 다시 부동소수점 연산을 했을 때의 출력입니다. 위의 코드에 추가한 문장들이 출력되는 것을 볼 수 있습니다.

    Python 가상 머신에서 부동 소수점 숫자의 구현 원리는 무엇입니까?

    위 내용은 Python 가상 머신에서 부동 소수점 숫자의 구현 원리는 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!

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