深度解密 Python 切片的实现原理

楔子

本篇文章来探讨一下切片是如何实现的，因为在操作字符串、元组、列表等数据结构时，我们经常会使用切片截取数据，所以对切片做一个全方位的了解是很有必要的。

data = list(range(10))
print(data[1: 8: 3])  # [1, 4, 7]

以上就是基于切片截取数据，在工作中我们会大量使用切片。但你知道吗，其实切片也是一个对象，类型为 slice，下面我们来看一下切片的底层结构。

切片的底层结构

切片的类型是 slice，那么根据解释器的 API 命名规则，我们猜测：

• 切片（slice 对象）在底层对应 PySliceObject 结构体实例；

• slice 类型本身在底层对应 PySlice_Type；

下面看一下具体实现。

// Include/sliceobject.h
typedef struct {
    PyObject_HEAD
    PyObject *start, *stop, *step;
} PySliceObject;

切片是不可变对象，除了对象的公共头部之外，还有三个字段，分别表示切片的起始位置、终止位置、步长。这也意味着创建切片时，可以给 slice 传递三个参数。

# 创建一个切片
s = slice(1, 8, 3)
print(s)  # slice(1, 8, 3)

问题来了，切片创建的时候，传递的参数绑定在了哪些属性上呢？前面我们说过，实例对象可以绑定哪些属性，会定义在类型对象的 tp_members 字段中。

我们看到切片拥有三个属性，名称也是 start、stop、step。

s = slice(1, 8, 3)
print(s)  # slice(1, 8, 3)
print(s.start)  # 1
print(s.stop)  # 8
print(s.step)  # 3

非常简单，你在 Python 里面看到的一切，都能从源码中找到答案。

切片是怎么创建的

切片是内置类型的实例对象，对于这样的对象，有两种创建方式，相信你已经知道我要说什么了。我们在最开始专门用了十篇文章，从宏观的角度介绍了 Python 的对象模型，目的就在于此。