Python中Dict的查找

Dict的类型的查找使用的是lookdict函数

static PyDictKeyEntry *
lookdict(PyDictObject *mp, PyObject *key,
         Py_hash_t hash, PyObject ***value_addr)

函数的参数中，*value_addr是指向匹配slot中值的指针。 这个函数在正确的情况下一定会返回一个指向slot的指针，出错则会返回NULL。 如果成功找到了匹配的slot，则返回对应的slot； 如果没有匹配的slot，则返回查找链上第一个未被使用的slot。 该slot可以是unused状态，也可以是dummy状态。

    mask = DK_MASK(mp->ma_keys);
    ep0 = &mp->ma_keys->dk_entries[0];
    i = (size_t)hash & mask;

计算了slot的初始位置，把hash值映射到slot table的下标范围内。 初始位置=hash&mask，mask=dk_size-1

    if (ep->me_key == NULL || ep->me_key == key) {
        *value_addr = &ep->me_value;
        return ep;
    }

如果找到了匹配的key或unused slot，返回该结果即可。

    if (ep->me_key == dummy)
        freeslot = ep;
    else {
        if (ep->me_hash == hash) {
            startkey = ep->me_key;
            Py_INCREF(startkey);
            cmp = PyObject_RichCompareBool(startkey, key, Py_EQ);
            Py_DECREF(startkey);
            if (cmp < 0)
                return NULL;
            if (ep0 == mp->ma_keys->dk_entries && ep->me_key == startkey) {
                if (cmp > 0) {
                    *value_addr = &ep->me_value;
                    return ep;
                }
            }
            else {
                /* The dict was mutated, restart */
                goto top;
            }
        }
        freeslot = NULL;
    }

进一步的比较。 若该slot状态为dummy，则用freeslot记录该slot并继续搜索； 如果该slot的hash值与待搜索key的hash相同，那么对两个key进行比较。 这里的PyObject_RichCompareBool是一个比较函数，其第三个参数为比较的操作。 如果操作结果为true，返回1；为false，返回0；比较出错，返回-1。 比较出错的情况下会返回NULL，比较成功（在这里为相等）返回该slot，比较不成功则继续进行搜索。 这一部分进行了第一次的搜索；在dict容量不太满时，一般在这里就可以找到合适的结果。

        i = (i << 2) + i + perturb + 1;
        ep = &ep0[i & mask];
        if (ep->me_key == NULL) {
            if (freeslot == NULL) {
                *value_addr = &ep->me_value;
                return ep;
            } else {
                *value_addr = &freeslot->me_value;
                return freeslot;
            }
        }

找到了unused slot的情况。 如果freeslot是NULL，那么返回该slot即可；若freeslot不是NULL，那么返回freeslot。

        if (ep->me_key == key) {
            *value_addr = &ep->me_value;
            return ep;
        }

找到了匹配的key。此情况返回对应slot即可。

        if (ep->me_hash == hash && ep->me_key != dummy) {
            startkey = ep->me_key;
            Py_INCREF(startkey);
            cmp = PyObject_RichCompareBool(startkey, key, Py_EQ);
            Py_DECREF(startkey);
            if (cmp < 0) {
                *value_addr = NULL;
                return NULL;
            }
            if (ep0 == mp->ma_keys->dk_entries && ep->me_key == startkey) {
                if (cmp > 0) {
                    *value_addr = &ep->me_value;
                    return ep;
                }
            }
            else {
                /* The dict was mutated, restart */
                goto top;
            }
        }

该slot hash值与给定hash值相同时进一步比较的情况。

        else if (ep->me_key == dummy && freeslot == NULL)
            freeslot = ep;

在dummy情况下设置freeslot。

在搜索过程中，原则是找到和key相等的对象即可。 那么什么是和key相等呢？ 一种情况是它们的引用相等，自然的值也相等。 这类比较只需要直接比较对应指针是否相等呢该即可。 而另一种情况是引用不相等，但值还相等。 如果没有对这种情况的处理，那么对于非共享的对象来说搜索几乎不会得到正确的结果。 搜索中的进一步比较就是对这种情况的处理。 进一步比较发生的前提是hash值相等，因为值相等必然有hash相等， 但hash相等值却可能不等，因此不能直接比较hash值，还需要更进一步的比较值才可以。