<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?><rss version="2.0" xmlns:atom="http://www.w3.org/2005/Atom" xmlns:content="http://purl.org/rss/1.0/modules/content/" xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"><channel><title>Python on Opensource internals</title><link>https://articles.9j.nz/tags/python/</link><description>Posts filed under Python on Opensource internals.</description><generator>Hugo</generator><language>en-US</language><managingEditor>Jay Hubbert</managingEditor><lastBuildDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</lastBuildDate><atom:link href="https://articles.9j.nz/tags/python/index.xml" rel="self" type="application/rss+xml"/><item><title>How CPython Implements Weak References (weakref) in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-weakref-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-weakref-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>weakref</category><description>weakref.ReferenceType/ProxyType/CallableProxyType as PyWeakReference: the stealth (non-owning) pointer wr_object, wr_callback, the doubly-linked per-object weakref list via tp_weaklistoffset, basic-ref reuse, clearing on death, callback invocation, managed weakref slots for heap types, proxy forwarding, and free-threaded locking, traced through CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s weak references &amp;ndash; &lt;code&gt;weakref.ref&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;weakref.proxy&lt;/code&gt;, the machinery behind&#10;&lt;code&gt;weakref.WeakValueDictionary&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__weakref__&lt;/code&gt; &amp;ndash; are implemented in CPython in&#10;&lt;code&gt;Objects/weakrefobject.c&lt;/code&gt; as a single C struct, &lt;code&gt;PyWeakReference&lt;/code&gt;, that is reused&#10;for three Python types: &lt;code&gt;ReferenceType&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;ProxyType&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;CallableProxyType&lt;/code&gt;.&#10;A weak reference is a &amp;ldquo;stealth&amp;rdquo; pointer: it points at an object without&#10;incrementing that object&amp;rsquo;s reference count, and when the object dies every weak&#10;reference to it is cleared (and any callbacks run). This article traces that&#10;implementation through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-pyweakreference"&gt;The object: &lt;code&gt;PyWeakReference&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The layout is defined in &lt;code&gt;Include/cpython/weakrefobject.h&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/weakrefobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* The object to which this is a weak reference, or Py_None if none.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * Note that this is a stealth reference: wr_object&amp;#39;s refcount is&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * not incremented to reflect this pointer. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* A callable to invoke when wr_object dies, or NULL if none. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* A cache for wr_object&amp;#39;s hash code. -1 if unknown. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Doubly-linked list pointers into the referenced object&amp;#39;s weakref list. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;vectorcallfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#ifdef Py_GIL_DISABLED&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMutex&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakrefs_lock&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Invariants:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;wr_object&lt;/code&gt; is either a live object or &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt; is the sentinel&#10;for &amp;ldquo;dead&amp;rdquo;; it is &lt;em&gt;not&lt;/em&gt; a real reference, so no &lt;code&gt;Py_DECREF&lt;/code&gt; is owed for it.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;wr_object&lt;/code&gt; is a &lt;strong&gt;stealth&lt;/strong&gt; reference: its refcount is never incremented to&#10;account for this pointer. This is the entire point of a weak reference.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;wr_callback&lt;/code&gt; is an owned (refcounted) reference, or &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The object is GC-tracked (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt;) because it owns&#10;&lt;code&gt;wr_callback&lt;/code&gt; (and, transitively, may keep a dead ref&amp;rsquo;s callback alive).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;All three Python types (&lt;code&gt;ReferenceType&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;ProxyType&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;CallableProxyType&lt;/code&gt;) share this same struct; only their &lt;code&gt;tp_*&lt;/code&gt; slots differ.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyWeakref_CheckRef&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyWeakref_CheckProxy&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyWeakref_Check&lt;/code&gt; are the&#10;type tests. &lt;code&gt;PyWeakref_CheckRefExact&lt;/code&gt; is an exact-type test used for the&#10;&amp;ldquo;basic ref&amp;rdquo; fast paths.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="the-per-object-weakref-list"&gt;The per-object weakref list&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every object that supports weak references carries a &lt;strong&gt;doubly-linked,&#10;NULL-terminated list&lt;/strong&gt; of the weak references pointing at it. The head of that&#10;list is stored in the object itself, at an offset given by the type&amp;rsquo;s&#10;&lt;code&gt;tp_weaklistoffset&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GET_WEAKREFS_LISTPTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;offset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)((&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;offset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Support is gated by &lt;code&gt;_PyType_SUPPORTS_WEAKREFS(type)&lt;/code&gt; which simply checks&#10;&lt;code&gt;type-&amp;gt;tp_weaklistoffset != 0&lt;/code&gt;. Concrete examples in the source:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/funcobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyFunctionObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;func_weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyGenObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;gi_weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/moduleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyModuleObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;md_weaklist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;For heap (user-defined) classes, &lt;code&gt;__weakref__&lt;/code&gt; is added automatically unless&#10;&lt;code&gt;__slots__&lt;/code&gt; forbids it. In &lt;code&gt;typeobject.c&lt;/code&gt; this is recorded as a &lt;em&gt;managed&lt;/em&gt;&#10;weakref slot:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ctx&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;add_weak&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_add_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_MANAGED_WEAKREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;MANAGED_WEAKREF_OFFSET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// negative sentinel&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;MANAGED_WEAKREF_OFFSET&lt;/code&gt; is a negative offset (&lt;code&gt;-2&lt;/code&gt; or &lt;code&gt;-4&lt;/code&gt; &lt;code&gt;sizeof(PyObject*)&lt;/code&gt;,&#10;depending on the build) into the managed pointer area just before the instance&#10;dict, so the head pointer lives in the object&amp;rsquo;s pre-header region rather than&#10;in a named field. &lt;code&gt;subtype_getweakref&lt;/code&gt; exposes this as the &lt;code&gt;__weakref__&lt;/code&gt;&#10;attribute and returns the head weakref (or &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;subtype_getweakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;weaklistptr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)((&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weaklistptr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_TryIncref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weaklistptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weaklistptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-get_or_create_weakref"&gt;Construction: &lt;code&gt;get_or_create_weakref&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The public entry points are &lt;code&gt;PyWeakref_NewRef&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;PyWeakref_NewProxy&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyWeakref_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;get_or_create_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyWeakref_RefType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyWeakref_NewProxy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyWeakref_ProxyType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCallable_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyWeakref_CallableProxyType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;get_or_create_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;get_or_create_weakref&lt;/code&gt; does the real work. First it validates that the target&#10;supports weak references, normalizes &lt;code&gt;callback == Py_None&lt;/code&gt; to &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;, then:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;GET_WEAKREFS_LISTPTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyWeakref_RefType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyWeakref_ProxyType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyWeakref_CallableProxyType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;LOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;basic_ref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;try_reuse_basic_ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;basic_ref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;basic_ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// reused an existing callback-less ref&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;allocate_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;insert_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Subtypes / custom types: allocate outside the lock&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;allocate_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;LOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;insert_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Two important optimizations:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Basic-ref reuse.&lt;/strong&gt; A weak reference with no callback of the exact basic&#10;type (&lt;code&gt;weakref.ref&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;weakref.proxy&lt;/code&gt;) is &amp;ldquo;canonical&amp;rdquo;: at most one of each&#10;kind (ref and proxy) is kept at the head of the list. &lt;code&gt;try_reuse_basic_ref&lt;/code&gt;&#10;returns an existing one instead of allocating a new object, incrementing&#10;its refcount. This is why &lt;code&gt;weakref.ref(obj) is weakref.ref(obj)&lt;/code&gt; can be&#10;true for callback-less refs.&lt;/p&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Lock discipline.&lt;/strong&gt; For the three builtin types allocation happens &lt;em&gt;inside&lt;/em&gt;&#10;the lock (cheap, &lt;code&gt;tp_alloc&lt;/code&gt;); for subtypes, allocation happens &lt;em&gt;outside&lt;/em&gt; the&#10;lock because a subtype&amp;rsquo;s &lt;code&gt;tp_alloc&lt;/code&gt; may run arbitrary Python code.&lt;/p&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;init_weakref&lt;/code&gt; stores the stealth pointer and owns the callback:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;init_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// stealth: no incref&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_callback&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XNewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vectorcall&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;weakref_vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#ifdef Py_GIL_DISABLED&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakrefs_lock&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;WEAKREF_LIST_LOCK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_SetMaybeWeakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_SetMaybeWeakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;allocate_weakref&lt;/code&gt; uses &lt;code&gt;type-&amp;gt;tp_alloc(type, 0)&lt;/code&gt; (so subtypes allocate&#10;correctly) and then &lt;code&gt;init_weakref&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="insertion-ordering"&gt;Insertion ordering&lt;/h3&gt;&#10;&lt;p&gt;The list is kept in a canonical order so the basic (callback-less) refs sit at&#10;the head:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;insert_weakref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;proxy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;get_basic_refs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;proxy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_basic_ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// head&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_basic_proxy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// after the basic ref&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;proxy&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;ref&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;proxy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// after both basic refs&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;insert_head&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;insert_after&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;insert_head&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;insert_after&lt;/code&gt; splice the node into the doubly-linked list and&#10;update &lt;code&gt;wr_prev&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;wr_next&lt;/code&gt;. The first node&amp;rsquo;s &lt;code&gt;wr_prev&lt;/code&gt; stays &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; and acts&#10;as the list head stored in the object.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="reading-a-weak-reference"&gt;Reading a weak reference&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The core accessor is &lt;code&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/code&gt; (inlined in&#10;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_weakref.h&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_weakref.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ref_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_LOAD_PTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// cleared&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;LOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#ifdef Py_GIL_DISABLED&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// re-check under lock&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_TryIncref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// stealth -&amp;gt; real ref, if alive&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// new reference (caller owns)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;UNLOCK_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;wr_object&lt;/code&gt; is stealth, reading it requires &lt;strong&gt;trying to incref&lt;/strong&gt; the&#10;target under the lock: if the target is already dead (&lt;code&gt;refcount == 0&lt;/code&gt;), the&#10;incref fails and &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; is returned. On success the caller receives a &lt;strong&gt;new&#10;owned reference&lt;/strong&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The public API wraps this:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyWeakref_GetRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pobj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pobj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// 1 if live, 0 if dead&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyWeakref_IsDead&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;_PyWeakref_IS_DEAD&lt;/code&gt; additionally handle the GC/trashcan&#10;delay case: a target whose refcount hit zero but whose weakrefs have not yet&#10;been cleared is still reported as dead via &lt;code&gt;_is_dead()&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;ref&lt;/code&gt; object itself is callable (via &lt;code&gt;vectorcall&lt;/code&gt;), so &lt;code&gt;ref()&lt;/code&gt; returns the&#10;target or &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;weakref_vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// new reference&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="hashing-and-equality"&gt;Hashing and equality&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;weakref_hash&lt;/code&gt; caches the target&amp;rsquo;s hash in &lt;code&gt;wr_hash&lt;/code&gt; under the weakref&amp;rsquo;s own&#10;critical section; a dead ref raises &lt;code&gt;TypeError: weak object has gone away&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;weakref_richcompare&lt;/code&gt; compares targets: if either is dead, equality reduces&#10;to identity of the two ref objects; otherwise it delegates to&#10;&lt;code&gt;PyObject_RichCompare&lt;/code&gt; on the targets.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="clearing-when-the-target-dies"&gt;Clearing: when the target dies&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The central routine is &lt;code&gt;clear_weakref_lock_held&lt;/code&gt;, which removes a node from the&#10;target&amp;rsquo;s list and flips &lt;code&gt;wr_object&lt;/code&gt; to &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;clear_weakref_lock_held&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;GET_WEAKREFS_LISTPTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_prev&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_next&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// steal&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;wr_callback&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note that the callback is &lt;strong&gt;stolen, not invoked&lt;/strong&gt;, here. Clearing happens under&#10;the weakref list lock, and invoking arbitrary Python code under that lock is&#10;forbidden (especially in free-threaded builds where the lock is&#10;&lt;code&gt;_Py_LOCK_DONT_DETACH&lt;/code&gt;). So &lt;code&gt;clear_weakref_lock_held&lt;/code&gt; only detaches the&#10;callback; the caller decides when to run it.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;There are three callers:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;&lt;code&gt;PyObject_ClearWeakRefs(object)&lt;/code&gt;&lt;/strong&gt; &amp;ndash; called from &lt;code&gt;tp_dealloc&lt;/code&gt; when the&#10;target&amp;rsquo;s refcount hits zero. It clears every weakref and runs callbacks in&#10;two phases:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;First, the callback-less basic ref/proxy at the head of the list are&#10;cleared under the lock (no callbacks to run).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Then each remaining ref is cleared under the lock, its callback stolen,&#10;and the (ref, callback) pair stored in a tuple. After the lock is released,&#10;callbacks are invoked via &lt;code&gt;handle_callback&lt;/code&gt;:&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;handle_callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cbresult&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_CallOneArg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cbresult&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_FormatUnraisable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Exception ignored while &amp;#34;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;calling weakref callback %R&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cbresult&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The original exception (if any) is saved and restored around this, so a&#10;failing callback does not clobber an in-flight exception.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;GC&lt;/strong&gt; (&lt;code&gt;gc_clear&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;weakrefobject.c&lt;/code&gt; and the inlined copy in&#10;&lt;code&gt;gcmodule.c&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s &lt;code&gt;handle_weakrefs&lt;/code&gt;). During collection, weakrefs are cleared&#10;but callbacks are deliberately left intact and uncalled, because running&#10;Python code mid-GC is unsafe. &lt;code&gt;_PyWeakref_ClearRef&lt;/code&gt; (note: capital R) is&#10;the GC-facing variant that clears the ref while leaving the callback for&#10;&lt;code&gt;tp_dealloc&lt;/code&gt; to decref later.&lt;/p&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Deallocation of the weakref itself&lt;/strong&gt; (&lt;code&gt;weakref_dealloc&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;proxy_dealloc&lt;/code&gt;)&#10;calls &lt;code&gt;clear_weakref&lt;/code&gt; (which locks and then &lt;code&gt;Py_XDECREF&lt;/code&gt;s the stolen&#10;callback) and then &lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyWeakref_ClearWeakRefsNoCallbacks&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;_PyStaticType_ClearWeakRefs&lt;/code&gt; are&#10;further variants used for bulk clearing without callbacks (e.g. finalization&#10;of static types).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-callback-member"&gt;The callback member&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;wr_callback&lt;/code&gt; is exposed read-only to Python as &lt;code&gt;__callback__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;weakref_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__callback__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyWeakReference&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;wr_callback&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;weakref.ref.__init__&lt;/code&gt; is a no-op (the real construction happens in&#10;&lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt;), so &lt;code&gt;ref(obj, callback)&lt;/code&gt; creates a new weakref with a callback&#10;that cannot be reused via the basic-ref fast path (callbacks force a fresh&#10;node).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="proxy-objects"&gt;Proxy objects&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ProxyType&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;CallableProxyType&lt;/code&gt; are the same &lt;code&gt;PyWeakReference&lt;/code&gt; struct, but&#10;instead of being callable to retrieve the target, they &lt;strong&gt;forward every&#10;operation&lt;/strong&gt; to the target. The implementation is a set of macros that&#10;unwrap the proxy into the real object, call the generic C API, and decref:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/weakrefobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define UNWRAP(o) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; if (PyWeakref_CheckProxy(o)) { \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; o = _PyWeakref_GET_REF(o); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; if (!proxy_check_ref(o)) { return NULL; } &lt;/span&gt;&lt;span class="c1"&gt;// ReferenceError if dead \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_INCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define WRAP_UNARY(method, generic) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; static PyObject * method(PyObject *proxy) { \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; UNWRAP(proxy); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; PyObject* res = generic(proxy); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; Py_DECREF(proxy); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; return res; \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; }&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define WRAP_BINARY(method, generic) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; static PyObject * method(PyObject *x, PyObject *y) { \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; UNWRAP(x); UNWRAP(y); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; PyObject* res = generic(x, y); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; Py_DECREF(x); Py_DECREF(y); \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; return res; \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; }&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;proxy_check_ref&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;ReferenceError: weakly-referenced object no longer exists&lt;/code&gt; when the target is gone. These macros generate the number slots&#10;(&lt;code&gt;proxy_add&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;proxy_sub&lt;/code&gt;, &amp;hellip;), sequence/mapping slots (&lt;code&gt;proxy_length&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;proxy_getitem&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;proxy_setitem&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;proxy_contains&lt;/code&gt;), iterator slots&#10;(&lt;code&gt;proxy_iter&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;proxy_iternext&lt;/code&gt;), and attribute access (&lt;code&gt;proxy_getattr&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;proxy_setattr&lt;/code&gt;). &lt;code&gt;CallableProxyType&lt;/code&gt; additionally sets&#10;&lt;code&gt;tp_call = proxy_call&lt;/code&gt;, which unwraps and calls the target.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Notable details:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;Proxies have no &lt;code&gt;tp_hash&lt;/code&gt; (intentionally omitted) because they are&#10;&amp;ldquo;mutable&amp;rdquo; once the reference dies.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;proxy_bool&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;proxy_repr&lt;/code&gt;, etc. fetch the target via &lt;code&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/code&gt;&#10;directly rather than through &lt;code&gt;UNWRAP&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;proxy_dealloc&lt;/code&gt; is the same as &lt;code&gt;weakref_dealloc&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;clear_weakref&lt;/code&gt; +&#10;&lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="free-threading"&gt;Free-threading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;In the no-GIL build, weakref state is protected by striped locks keyed on the&#10;target&amp;rsquo;s address (&lt;code&gt;WEAKREF_LIST_LOCK(obj)&lt;/code&gt;), acquired with&#10;&lt;code&gt;_Py_LOCK_DONT_DETACH&lt;/code&gt; so that weakref clearing can run during operations like&#10;&lt;code&gt;WeakValueDictionary&lt;/code&gt; deletion that must not suspend. The weakref&amp;rsquo;s own&#10;&lt;code&gt;weakrefs_lock&lt;/code&gt; pointer is captured at creation (so a ref can be locked even&#10;after its target has been set to &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt;). &lt;code&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;_PyWeakref_IS_DEAD&lt;/code&gt; take and release these locks; &lt;code&gt;_PyObject_SetMaybeWeakref&lt;/code&gt;&#10;marks both the target and the ref itself so the runtime knows a weakref may&#10;exist. The GC is exempt from locking because the world is stopped during&#10;collection.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="summary-of-the-data-flow"&gt;Summary of the data flow&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;weakref.ref(obj, callback)&#10; -&amp;gt; get_or_create_weakref(RefType, obj, callback)&#10; -&amp;gt; supports weakrefs? (tp_weaklistoffset != 0)&#10; -&amp;gt; list = GET_WEAKREFS_LISTPTR(obj) // head pointer in obj&#10; -&amp;gt; reuse basic ref if callback is None and one exists&#10; -&amp;gt; allocate_weakref -&amp;gt; tp_alloc + init_weakref (stealth wr_object,&#10; owned wr_callback)&#10; -&amp;gt; insert_weakref into doubly-linked list (basic refs at head)&#10; -&amp;gt; return ref&#10;&#10;ref() -&amp;gt; _PyWeakref_GET_REF -&amp;gt; try incref target under lock -&amp;gt; new ref or None&#10;&#10;target dies (refcount 0) -&amp;gt; tp_dealloc -&amp;gt; PyObject_ClearWeakRefs(target)&#10; -&amp;gt; clear each node (wr_object = Py_None, unlink)&#10; -&amp;gt; steal callbacks, invoke them outside the lock&#10; -&amp;gt; ref() now returns None; ref.__callback__ is None&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;weakref.ReferenceType&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;ProxyType&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;CallableProxyType&lt;/code&gt; are all&#10;&lt;code&gt;PyWeakReference&lt;/code&gt;; the only differences are their &lt;code&gt;tp_*&lt;/code&gt; slots.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;wr_object&lt;/code&gt; is a &lt;strong&gt;stealth&lt;/strong&gt; (non-owning) pointer; &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt; marks death.&#10;Reading it requires &lt;code&gt;_Py_TryIncref&lt;/code&gt; under the target&amp;rsquo;s lock.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Each weakref-able object stores the &lt;strong&gt;head&lt;/strong&gt; of a doubly-linked list of weakrefs&#10;at &lt;code&gt;tp_weaklistoffset&lt;/code&gt; (a real offset for builtin types, a managed negative&#10;sentinel for heap classes with &lt;code&gt;__weakref__&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Callback-less basic refs (one ref + one proxy) are &lt;strong&gt;reused&lt;/strong&gt; instead of&#10;reallocated; refs with callbacks are always new nodes.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Clearing unlinks the node and steals the callback; callbacks run &lt;em&gt;outside&lt;/em&gt;&#10;the lock (and are deferred entirely during GC).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Proxies forward every operation by unwrapping to the target via &lt;code&gt;UNWRAP&lt;/code&gt;,&#10;raising &lt;code&gt;ReferenceError&lt;/code&gt; when the target is gone.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Free-threaded builds protect the list with striped, non-detaching locks keyed&#10;on the target&amp;rsquo;s address.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/weakrefobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PyWeakReference&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;get_or_create_weakref&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;clear_weakref_lock_held&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyObject_ClearWeakRefs&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;handle_callback&lt;/code&gt;,&#10;proxy macros and slots.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/weakrefobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; struct layout.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_weakref.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyWeakref_GET_REF&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_PyWeakref_IS_DEAD&lt;/code&gt;, locking macros.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_object.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyObject_GET_WEAKREFS_LISTPTR&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_PyType_SUPPORTS_WEAKREFS&lt;/code&gt;, managed offsets.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;tp_weaklistoffset&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;subtype_getweakref&lt;/code&gt;,&#10;managed weakref slot allocation.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/gcmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;handle_weakrefs&lt;/code&gt; (inlined clearing variant).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/weakref.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; Python-level &lt;code&gt;WeakValueDictionary&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;WeakSet&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;finalize&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements Union Types (X | Y) in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-union-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-union-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>union</category><description>UnionType as a GC object: unionobject struct, _PyUnion_Type, unionbuilder dedup/flattening, hashable vs unhashable args, __or__ via type_as_number, __getitem__ substitution, parameters, and weakrefs, traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;X | Y&lt;/code&gt; syntax (and &lt;code&gt;typing.Union[X, Y]&lt;/code&gt;) produces an object of type&#10;&lt;code&gt;types.UnionType&lt;/code&gt;. Unlike &lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt; or &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;, a union is a &lt;em&gt;real&lt;/em&gt; allocated&#10;object: it owns references to its arguments, participates in garbage collection,&#10;and can be weakly referenced. The whole implementation lives in&#10;&lt;code&gt;Objects/unionobject.c&lt;/code&gt;. This article traces it through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-struct-unionobject"&gt;The struct: &lt;code&gt;unionobject&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// all args (tuple)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// frozenset or NULL&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// tuple or NULL&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;args&lt;/code&gt; is the &lt;em&gt;ordered, deduplicated&lt;/em&gt; tuple of members, in the order they were&#10;first seen. This is what &lt;code&gt;__args__&lt;/code&gt; exposes and what &lt;code&gt;repr&lt;/code&gt; iterates.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;hashable_args&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;frozenset&lt;/code&gt; of the members that hash successfully. It&#10;exists so that two unions can be compared/hashed cheaply.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;unhashable_args&lt;/code&gt; is a tuple of members that do &lt;em&gt;not&lt;/em&gt; hash (e.g. lists, or&#10;types containing unhashable parameters). It may be &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;parameters&lt;/code&gt; is lazily computed (type variables found in &lt;code&gt;args&lt;/code&gt;), guarded by a&#10;critical section.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;weakreflist&lt;/code&gt; supports &lt;code&gt;weakref.ref(union)&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="the-type-_pyunion_type"&gt;The type: &lt;code&gt;_PyUnion_Type&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyUnion_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;typing.Union&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_doc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDoc_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Represent a union type&lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\n\n&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;E.g. for int | str&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyType_GenericAlloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_free&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_getattro&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_getattro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __args__&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __mro_entries__, __class_getitem__&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_mapping&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;union_as_mapping&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __getitem__&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_number&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;union_as_number&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __or__&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_getset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_properties&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __name__, __qualname__, __origin__, __parameters__&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Key points:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_name&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;&amp;quot;typing.Union&amp;quot;&lt;/code&gt; even though Python exposes it as&#10;&lt;code&gt;types.UnionType&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;types.UnionType = type(int | str)&lt;/code&gt; (see &lt;code&gt;Lib/types.py&lt;/code&gt;),&#10;and &lt;code&gt;_typesmodule.c&lt;/code&gt; exports &lt;code&gt;_PyUnion_Type&lt;/code&gt; under the name &lt;code&gt;&amp;quot;UnionType&amp;quot;&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It is a &lt;strong&gt;GC type&lt;/strong&gt; (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_traverse&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_free = PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;), because it owns references to arbitrary objects.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It is &lt;strong&gt;not&lt;/strong&gt; a heap type and is statically allocated, so it is immortal and&#10;safe to export with &lt;code&gt;EXPORT_STATIC_TYPE&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_weaklistoffset&lt;/code&gt; enables weak references.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;It is exported here:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Modules/_typesmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;EXPORT_STATIC_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;UnionType&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyUnion_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="deallocation-and-gc"&gt;Deallocation and GC&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionobject_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_UNTRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_CLEAR_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;FT_CLEAR_WEAKREFS&lt;/code&gt; clears weak references before freeing. &lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt; is&#10;&lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;, matching GC allocation.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="equality-and-hashing"&gt;Equality and hashing&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A union is hashable only if all of its members are hashable. The split into&#10;&lt;code&gt;hashable_args&lt;/code&gt; (a &lt;code&gt;frozenset&lt;/code&gt;) and &lt;code&gt;unhashable_args&lt;/code&gt; (a tuple) lets equality&#10;and hashing be computed without re-hashing members on every call:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Attempt to get an error from one of the values.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// The unhashable values somehow became hashable again. Still raise&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// an error.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;union contains %zd unhashable elements&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;unions_equal&lt;/code&gt; first compares the frozensets, then (if both sides have&#10;unhashable members) checks mutual containment of the unhashable tuples. This&#10;makes &lt;code&gt;int | str == str | int&lt;/code&gt; true while still distinguishing unions that&#10;differ only in unhashable members.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;union_richcompare&lt;/code&gt; only handles &lt;code&gt;==&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;!=&lt;/code&gt; between two unions; anything else&#10;returns &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="building-a-union-unionbuilder"&gt;Building a union: &lt;code&gt;unionbuilder&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Construction is not done by directly filling the struct. Instead a small builder&#10;accumulates members, deduplicates them, flattens nested unions, and collapses&#10;single-member results:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// list&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// set&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// list or NULL&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;is_checked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// whether to call type_check()&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;unionbuilder&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;unionbuilder_init&lt;/code&gt; creates an empty args list and an empty hashable set.&#10;&lt;code&gt;unionbuilder_add_single&lt;/code&gt; is the core:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionbuilder&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_IsNone&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNone_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// immortal, so no refcounting needed&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyUnion_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// flatten nested unions&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;is_checked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Union[arg, ...]: each arg must be a type.&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;false&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single_unchecked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single_unchecked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Two important behaviors:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;strong&gt;&lt;code&gt;None&lt;/code&gt; is normalized to &lt;code&gt;NoneType&lt;/code&gt;&lt;/strong&gt; (&lt;code&gt;_PyNone_Type&lt;/code&gt;), so &lt;code&gt;int | None&lt;/code&gt;&#10;becomes &lt;code&gt;int | NoneType&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;strong&gt;Nested unions are flattened&lt;/strong&gt;: adding an existing &lt;code&gt;UnionType&lt;/code&gt; splices its&#10;&lt;code&gt;args&lt;/code&gt; tuple into the new builder, so &lt;code&gt;(int | str) | float&lt;/code&gt; is the same as&#10;&lt;code&gt;int | str | float&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;unionbuilder_add_single_unchecked&lt;/code&gt; does the dedup:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single_unchecked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionbuilder&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyList_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;contains&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySequence_Contains&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;contains&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;false&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;contains&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;true&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// duplicate, skip&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyList_Append&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unhashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;false&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;contains&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySet_Contains&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;contains&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;false&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;contains&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;true&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// duplicate, skip&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySet_Add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hashable_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;false&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyList_Append&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Hashable members go into a set for O(1) dedup; unhashable members fall back to&#10;linear &lt;code&gt;PySequence_Contains&lt;/code&gt;. Either way, &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; (the ordered list) only gets&#10;the member if it is new.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;make_union&lt;/code&gt; finalizes:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;make_union&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionbuilder&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyList_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Cannot take a Union of no types.&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyList_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_INCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_finalize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// collapse single-member &amp;#34;union&amp;#34; to the member&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// build args tuple, hashable frozenset, unhashable tuple&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyUnion_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;int | int&lt;/code&gt; evaluates to &lt;code&gt;int&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;int |&lt;/code&gt; with no arguments is an error.&#10;The single-member collapse is what makes &lt;code&gt;int | int is int&lt;/code&gt; true.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="entry-points"&gt;Entry points&lt;/h2&gt;&#10;&lt;h3 id="x--y-binary-"&gt;&lt;code&gt;X | Y&lt;/code&gt; (binary &lt;code&gt;|&lt;/code&gt;)&lt;/h3&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;type&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;GenericAlias&lt;/code&gt; both install &lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt; as their &lt;code&gt;nb_or&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyNumberMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type_as_number&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nb_or&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_union_type_or&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nb_or&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_union_type_or&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt; first checks &lt;code&gt;is_unionable&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_unionable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySentinel_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyGenericAlias_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnion_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_IS_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyTypeAlias_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_union_type_or&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_unionable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_unionable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// lets normal __or__ / TypeError handling proceed&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionbuilder&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// unchecked because we already checked is_unionable()&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;false&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_finalize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;new_union&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;make_union&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;new_union&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because it returns &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; for non-unionable operands, &lt;code&gt;int | 5&lt;/code&gt;&#10;falls through to the default &lt;code&gt;int.__or__&lt;/code&gt;, which raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;. The&#10;builder is &lt;em&gt;unchecked&lt;/em&gt; here (&lt;code&gt;is_checked = false&lt;/code&gt;), so members are stored as-is&#10;rather than being run through &lt;code&gt;type_check&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="typingunionx-y-and-uniontypex-y"&gt;&lt;code&gt;typing.Union[X, Y]&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;UnionType[X, Y]&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_class_getitem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cls&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionbuilder&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;true&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// checked&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;unionbuilder_add_single&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;make_union&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ub&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__class_getitem__&lt;/code&gt; is registered as a classmethod, so &lt;code&gt;types.UnionType[int, str]&lt;/code&gt; works. The builder is &lt;em&gt;checked&lt;/em&gt; (&lt;code&gt;is_checked = true&lt;/code&gt;), meaning each&#10;member passes through &lt;code&gt;type_check&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;type_check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;msg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_IsNone&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// None -&amp;gt; NoneType&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_unionable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;message_str&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;msg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;message_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;call_typing_func_object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;_type_check&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;message_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Fast path for already-unionable objects; otherwise it calls&#10;&lt;code&gt;typing._type_check&lt;/code&gt; (which may raise &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt; for invalid members). This is&#10;why &lt;code&gt;Union[int, &amp;quot;str&amp;quot;]&lt;/code&gt; (string forward reference) can resolve, while&#10;&lt;code&gt;Union[int, 42]&lt;/code&gt; raises.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="substitution-union__getitem__"&gt;Substitution: &lt;code&gt;union.__getitem__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Unions support &lt;code&gt;U[int]&lt;/code&gt; to substitute type variables:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_getitem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_init_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_subs_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Parameters are populated lazily and cached under a critical section:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_init_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BEGIN_CRITICAL_SECTION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_make_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; 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rebuilds the union from substituted args via &lt;code&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="repr"&gt;Repr&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;union_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;estimate&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;6&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_Create&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;estimate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteASCII&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34; | &amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; 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That helper&#10;is what turns &lt;code&gt;_PyNone_Type&lt;/code&gt; back into &lt;code&gt;NoneType&lt;/code&gt; and handles generics.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="attributes-and-properties"&gt;Attributes and properties&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__args__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unionobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyGetSetDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_properties&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__name__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// &amp;#34;Union&amp;#34;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__qualname__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// &amp;#34;Union&amp;#34;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__origin__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// always _PyUnion_Type&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__parameters__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;union_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__args__&lt;/code&gt; is a read-only member pointing directly at &lt;code&gt;args&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt;&#10;is lazily initialized (see above). &lt;code&gt;__mro_entries__&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;, so&#10;unions cannot be subclassed.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;union_getattro&lt;/code&gt; special-cases &lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt;, forwarding it to the type object,&#10;for compatibility with the &lt;code&gt;typing&lt;/code&gt; module.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="comparison-with-typingunion"&gt;Comparison with &lt;code&gt;typing.Union&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;types.UnionType&lt;/code&gt; is the C implementation; &lt;code&gt;typing.Union&lt;/code&gt; is the legacy&#10;pure-Python form. Modern code paths (&lt;code&gt;int | str&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Union[int, str]&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;types.UnionType[...]&lt;/code&gt;) all funnel through &lt;code&gt;_PyUnion_Type&lt;/code&gt;. The &lt;code&gt;typing&lt;/code&gt;&#10;module still provides &lt;code&gt;_type_check&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;_type_repr&lt;/code&gt;-adjacent helpers, but the&#10;object itself, its hashing, equality, substitution, and GC are all in C.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout"&gt;Memory layout&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;unionobject (GC object)&#10;+----------------------------+&#10;| ob_refcnt / ob_type ... | PyObject_HEAD&#10;+----------------------------+&#10;| args -&amp;gt; tuple |&#10;| hashable_args -&amp;gt; frozenset (or NULL) |&#10;| unhashable_args -&amp;gt; tuple (or NULL) |&#10;| parameters -&amp;gt; tuple (lazy, or NULL) |&#10;| weakreflist -&amp;gt; weakref list (or NULL) |&#10;+----------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Allocated with &lt;code&gt;PyObject_GC_New&lt;/code&gt; and freed with &lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;; tracked by&#10;the GC from creation (&lt;code&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;types.UnionType&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;_PyUnion_Type&lt;/code&gt;, defined in &lt;code&gt;Objects/unionobject.c&lt;/code&gt; and&#10;exported by &lt;code&gt;Modules/_typesmodule.c&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;A union is a GC-tracked struct holding an ordered &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; tuple plus a&#10;hashable frozenset and an optional unhashable tuple, plus lazy &lt;code&gt;parameters&lt;/code&gt;&#10;and a weakref list.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;unionbuilder&lt;/code&gt; flattens nested unions, normalizes &lt;code&gt;None&lt;/code&gt; to &lt;code&gt;NoneType&lt;/code&gt;,&#10;deduplicates members (set for hashable, linear scan for unhashable), and&#10;collapses single-member results.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;X | Y&lt;/code&gt; routes through &lt;code&gt;type.__or__&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;GenericAlias.__or__&lt;/code&gt; =&#10;&lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt; (unchecked builder); &lt;code&gt;Union[X, Y]&lt;/code&gt; routes through&#10;&lt;code&gt;__class_getitem__&lt;/code&gt; = &lt;code&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/code&gt; (checked builder, calls&#10;&lt;code&gt;typing._type_check&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;U[item]&lt;/code&gt; substitutes parameters and rebuilds the union.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Equality compares frozensets plus mutual containment of unhashable members;&#10;hashing fails if any member is unhashable.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Unions cannot be subclassed (&lt;code&gt;__mro_entries__&lt;/code&gt; raises).&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/unionobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;unionobject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PyUnion_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;unionbuilder&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;make_union&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;union_hash&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;unions_equal&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;union_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;union_getitem&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_unionobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyUnion_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PyUnion_Check&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_union_args&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Objects/genericaliasobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;nb_or&lt;/code&gt; wiring.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/_typesmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; export of &lt;code&gt;UnionType&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/types.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;UnionType = type(int | str)&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/test/test_types.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;UnionType&lt;/code&gt; coverage.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements TypeVar, TypeVarTuple, and ParamSpec in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-typevar-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-typevar-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>typing</category><category>typevar</category><description>TypeVar, TypeVarTuple, ParamSpec (and TypeAliasType) as C structs in Objects/typevarobject.c, their layouts and GC handling, the NoDefault marker, lazy evaluation via constevaluator, variance and defaults, ParamSpecArgs/Kwargs, and how the _typing module exposes them, traced through CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s type variables &amp;ndash; &lt;code&gt;typing.TypeVar&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;typing.TypeVarTuple&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;typing.ParamSpec&lt;/code&gt; (plus &lt;code&gt;typing.TypeAliasType&lt;/code&gt;) &amp;ndash; used to live entirely in&#10;&lt;code&gt;Lib/typing.py&lt;/code&gt;. In CPython 3.15 they are implemented in C in&#10;&lt;code&gt;Objects/typevarobject.c&lt;/code&gt; and exposed through the &lt;code&gt;_typing&lt;/code&gt; extension module.&#10;This article traces that implementation.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="overview"&gt;Overview&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;typevarobject.c&lt;/code&gt; defines several related types in one file:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;typevarobject&lt;/code&gt; -&amp;gt; &lt;code&gt;typing.TypeVar&lt;/code&gt;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;typevartupleobject&lt;/code&gt; -&amp;gt; &lt;code&gt;typing.TypeVarTuple&lt;/code&gt;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;paramspecobject&lt;/code&gt; -&amp;gt; &lt;code&gt;typing.ParamSpec&lt;/code&gt;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;paramspecattrobject&lt;/code&gt; -&amp;gt; &lt;code&gt;typing.ParamSpecArgs&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;ParamSpecKwargs&lt;/code&gt;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;typealiasobject&lt;/code&gt; -&amp;gt; &lt;code&gt;typing.TypeAliasType&lt;/code&gt;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;_ConstEvaluator&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;NoDefaultType&lt;/code&gt; (internal helpers)&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;All of these are GC-tracked heap types created from &lt;code&gt;PyType_Spec&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;PyType_Slot&lt;/code&gt;&#10;tables and cached in &lt;code&gt;interp-&amp;gt;cached_objects&lt;/code&gt; during interpreter&#10;initialization (&lt;code&gt;_Py_initialize_generic&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="struct-layouts"&gt;Struct layouts&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typevarobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;constraints&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_constraints&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;default_value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_default&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;covariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;contravariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;infer_variance&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;default_value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_default&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;covariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;contravariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;infer_variance&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;typevartupleobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;default_value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_default&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;covariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;contravariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;infer_variance&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;paramspecobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Key differences:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt; is the only one that supports &lt;code&gt;constraints&lt;/code&gt; (a tuple of types)&#10;in addition to &lt;code&gt;bound&lt;/code&gt;; &lt;code&gt;TypeVarTuple&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;ParamSpec&lt;/code&gt; only have &lt;code&gt;bound&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;All three share variance flags (&lt;code&gt;covariant&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;contravariant&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;infer_variance&lt;/code&gt;) and an optional &lt;code&gt;default_value&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;ParamSpecArgs&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;ParamSpecKwargs&lt;/code&gt; are a separate, smaller struct&#10;(&lt;code&gt;paramspecattrobject&lt;/code&gt;) holding a single &lt;code&gt;__origin__&lt;/code&gt; pointer back to the&#10;ParamSpec they came from.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="lazy-evaluation-evaluate_-fields"&gt;Lazy evaluation: &lt;code&gt;evaluate_*&lt;/code&gt; fields&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A modern feature (PEP 695 / deferred evaluation) is that bounds and defaults&#10;can be stored as &lt;em&gt;evaluator functions&lt;/em&gt; rather than concrete values. Each struct&#10;carries both a resolved field (&lt;code&gt;bound&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;default_value&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;constraints&lt;/code&gt;) and an&#10;&lt;code&gt;evaluate_*&lt;/code&gt; callable. The public getters resolve lazily:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typevarobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;typevar_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;closure&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;typevarobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_CallNoArgs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XNewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// cache the result&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The same pattern is used for &lt;code&gt;__default__&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__constraints__&lt;/code&gt;. The&#10;&lt;code&gt;evaluate_bound&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;evaluate_default&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;evaluate_constraints&lt;/code&gt; accessors expose the&#10;raw evaluator (or, if a value was given directly, wrap it in a&#10;&lt;code&gt;_ConstEvaluator&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;typevar_evaluate_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;closure&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;typevarobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;constevaluator_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_ConstEvaluator&lt;/code&gt; is an internal, non-instantiable, GC-tracked type whose&#10;&lt;code&gt;__call__&lt;/code&gt; returns the stored value (or renders it as a string for&#10;&lt;code&gt;_Py_ANNOTATE_FORMAT_STRING&lt;/code&gt;). This lets the typing machinery treat&#10;eagerly- and lazily-provided values uniformly.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-nodefault-marker"&gt;The &lt;code&gt;NoDefault&lt;/code&gt; marker&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Defaults use a sentinel to distinguish &amp;ldquo;no default&amp;rdquo; from &amp;ldquo;default is None&amp;rdquo;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typevarobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;NoDefault_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;typing.NoDefault&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNoDefault_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NoDefaultType&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nodefault_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// re-immortalizes if decref&amp;#39;d&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_NoDefaultStruct&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNoDefault_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;nodefault_dealloc&lt;/code&gt; re-sets the reference count to immortal rather than&#10;freeing, so the singleton can never be destroyed. &lt;code&gt;typevar_alloc&lt;/code&gt; stores&#10;&lt;code&gt;default_value&lt;/code&gt; via &lt;code&gt;Py_XNewRef&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;typevar_has_default&lt;/code&gt; checks both&#10;&lt;code&gt;evaluate_default != NULL&lt;/code&gt; and that &lt;code&gt;default_value&lt;/code&gt; is neither &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; nor the&#10;&lt;code&gt;_Py_NoDefaultStruct&lt;/code&gt; singleton.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="construction"&gt;Construction&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;typevar_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;constraints&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_constraints&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;default_value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;covariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;contravariant&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;infer_variance&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyInterpreterState_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cached_objects&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;typevar_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XNewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;default_value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XNewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;default_value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_default&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_SetAttrString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__module__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The public &lt;code&gt;TypeVar.__new__&lt;/code&gt; (clinic-generated &lt;code&gt;typevar_new&lt;/code&gt;) validates&#10;arguments:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;covariant&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;contravariant&lt;/code&gt; cannot both be true.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;infer_variance&lt;/code&gt; cannot be combined with explicit variance.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;bound&lt;/code&gt; is passed through &lt;code&gt;type_check&lt;/code&gt; (which calls &lt;code&gt;typing._type_check&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;A single constraint is forbidden; zero constraints becomes &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;; constraints&#10;and &lt;code&gt;bound&lt;/code&gt; are mutually exclusive.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The caller&amp;rsquo;s module is captured from the current frame (&lt;code&gt;caller()&lt;/code&gt;), so&#10;&lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt; is set automatically &amp;ndash; this is what makes pickling work for&#10;globals.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="variance-and-repr"&gt;Variance and repr&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;typevar_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;typevarobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;infer_variance&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// variance inferred: plain name&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;variance&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;covariant&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;+&amp;#39;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;contravariant&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;-&amp;#39;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;~&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromFormat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;%c%U&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;variance&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Manual TypeVars are invariant by default (&lt;code&gt;~&lt;/code&gt;), covariant (&lt;code&gt;+&lt;/code&gt;), or&#10;contravariant (&lt;code&gt;-&lt;/code&gt;). When &lt;code&gt;infer_variance=True&lt;/code&gt;, the repr drops the prefix&#10;because the variance is determined by the type checker from usage.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="gc-and-deallocation"&gt;GC and deallocation&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every struct is GC-tracked. Dealloc untracks, clears all owned references&#10;(including the managed dict and weakrefs), then frees with&#10;&lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;typevar_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;typevarobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;typevarobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_UNTRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;evaluate_bound&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_ClearManagedDict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_ClearWeakRefs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;traverse&lt;/code&gt; visits &lt;code&gt;Py_TYPE(self)&lt;/code&gt; plus all owned PyObject fields, and&#10;&lt;code&gt;clear&lt;/code&gt; does &lt;code&gt;Py_CLEAR&lt;/code&gt; on them. The same pattern repeats for&#10;&lt;code&gt;typevartupleobject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;paramspecobject&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;paramspecattrobject&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="paramspecargs--paramspeckwargs"&gt;ParamSpecArgs / ParamSpecKwargs&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;These are lightweight GC objects referencing their origin ParamSpec:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__origin__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;paramspecattrobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ParamSpec.args&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;ParamSpec.kwargs&lt;/code&gt; (getset descriptors) construct them&#10;on demand:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;paramspec_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;closure&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyInterpreterState_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cached_objects&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;paramspecargs_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;paramspecattr_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;They compare by origin and render as &lt;code&gt;P.args&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;P.kwargs&lt;/code&gt; when the origin is&#10;a real ParamSpec, otherwise as &lt;code&gt;repr(origin).args&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="-union-operator"&gt;&lt;code&gt;|&lt;/code&gt; (union) operator&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;ParamSpec&lt;/code&gt; support &lt;code&gt;|&lt;/code&gt; via &lt;code&gt;nb_or = make_union&lt;/code&gt;, which builds a&#10;&lt;code&gt;typing.Union&lt;/code&gt; (not &lt;code&gt;types.UnionType&lt;/code&gt;) to preserve legacy forward-reference&#10;string behavior:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;make_union&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_FromPair&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;u&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_union_from_tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="initialization-and-exposure"&gt;Initialization and exposure&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_initialize_generic&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyInterpreterState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;generic&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;typevar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;typevartuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;paramspec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;paramspecargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;paramspeckwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;MAKE_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;constevaluator&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;MAKE_TYPE&lt;/code&gt; calls &lt;code&gt;PyType_FromSpec&lt;/code&gt; and stores the result in&#10;&lt;code&gt;interp-&amp;gt;cached_objects&lt;/code&gt;. These types are then imported into &lt;code&gt;typing&lt;/code&gt; from&#10;&lt;code&gt;_typing&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;python&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-python" data-lang="python"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kn"&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class="nn"&gt;_typing&lt;/span&gt; &lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;TypeVar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ParamSpec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;TypeVarTuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;ParamSpecArgs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ParamSpecKwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;TypeAliasType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="substitution-protocol"&gt;Substitution protocol&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Each type implements &lt;code&gt;__typing_subst__&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__typing_prepare_subst__&lt;/code&gt;,&#10;which the typing machinery calls when applying a generic alias to concrete&#10;arguments. For &lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;__typing_prepare_subst__&lt;/code&gt; looks up the TypeVar&amp;rsquo;s&#10;index among the alias&amp;rsquo;s &lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; and, if a default exists and no&#10;argument was supplied, appends the default value to the args tuple. Bare&#10;&lt;code&gt;TypeVarTuple&lt;/code&gt; substitution raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt; (&amp;ldquo;Substitution of bare&#10;TypeVarTuple is not supported&amp;rdquo;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="typealiastype"&gt;TypeAliasType&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;typealiasobject&lt;/code&gt; is a separate struct with &lt;code&gt;name&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;qualname&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;type_params&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;compute_value&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;value&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;module&lt;/code&gt;. It supports lazy evaluation of its&#10;value (via &lt;code&gt;compute_value&lt;/code&gt;), mirroring the constevaluator pattern, and is&#10;created by &lt;code&gt;_Py_make_typealias&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;TypeVarTuple&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;ParamSpec&lt;/code&gt; are GC-tracked C structs in&#10;&lt;code&gt;Objects/typevarobject.c&lt;/code&gt;, cached per-interpreter in&#10;&lt;code&gt;cached_objects&lt;/code&gt;, created in &lt;code&gt;_Py_initialize_generic&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt; uniquely supports &lt;code&gt;constraints&lt;/code&gt;; all three share &lt;code&gt;bound&lt;/code&gt;,&#10;variance flags, and optional defaults.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Defaults/bounds can be provided eagerly or as &lt;code&gt;evaluate_*&lt;/code&gt; callables, with&#10;results cached on first access; eager values are wrapped in&#10;&lt;code&gt;_ConstEvaluator&lt;/code&gt; when exposed.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;NoDefault&lt;/code&gt; is an immortal singleton used as the &amp;ldquo;no default&amp;rdquo; marker.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;ParamSpec.args&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;.kwargs&lt;/code&gt; return on-demand &lt;code&gt;ParamSpecArgs&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;ParamSpecKwargs&lt;/code&gt;&#10;objects pointing back at the origin.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;ParamSpec&lt;/code&gt; support &lt;code&gt;|&lt;/code&gt; via &lt;code&gt;make_union&lt;/code&gt;, producing&#10;&lt;code&gt;typing.Union&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The types are exposed to Python through the &lt;code&gt;_typing&lt;/code&gt; extension module and&#10;re-exported by &lt;code&gt;Lib/typing.py&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typevarobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all structs, allocators, dealloc/traverse/clear,&#10;getters, &lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;__typing_subst__&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_initialize_generic&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_typevarobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_Py_make_typevar&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_Py_make_paramspec&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_make_typevartuple&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_make_typealias&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_Py_set_typeparam_default&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/typing.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; re-exports from &lt;code&gt;_typing&lt;/code&gt; and the Python-level typing&#10;machinery.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/clinic/typevarobject.c.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; Argument Clinic generated code.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements types.GenericAlias in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-genericalias-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-genericalias-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>genericalias</category><category>typing</category><description>The gaobject struct behind list[int]: origin, args, lazily cached __parameters__, ParamSpec argument lists, starred unpacking, substitution on __getitem__, and attribute proxying traced through CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;types.GenericAlias&lt;/code&gt; is the object you get from &lt;code&gt;list[int]&lt;/code&gt; or&#10;&lt;code&gt;dict[str, int]&lt;/code&gt;. It is not a class and not a type variable; it is a small&#10;wrapper that remembers &lt;em&gt;which&lt;/em&gt; generic origin (&lt;code&gt;list&lt;/code&gt;) was parameterized and&#10;&lt;em&gt;with what&lt;/em&gt; arguments (&lt;code&gt;(int,)&lt;/code&gt;), and knows how to substitute type variables&#10;when it is further subscripted. In CPython 3.15 it is implemented by&#10;&lt;code&gt;gaobject&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;Objects/genericaliasobject.c&lt;/code&gt;. This article traces that&#10;implementation.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// the unparameterized object, e.g. list&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// tuple of type arguments, e.g. (int,)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// lazily computed __parameters__, or NULL&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Whether we&amp;#39;re a starred type, e.g. *tuple[int].&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;starred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;vectorcallfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;There is also a companion iterator type, &lt;code&gt;gaiterobject&lt;/code&gt;, used to implement&#10;starred unpacking (&lt;code&gt;*tuple[int]&lt;/code&gt;); it holds a single &lt;code&gt;PyObject *obj&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The main object is GC-tracked (it can hold arbitrary objects in &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;) and supports weak references through &lt;code&gt;weakreflist&lt;/code&gt;. Deallocation is&#10;straightforward: untrack, clear weakrefs, decref the three owned objects, then&#10;free:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_UNTRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_CLEAR_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ga_traverse&lt;/code&gt; visits &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;args&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;parameters&lt;/code&gt; so the collector can&#10;find cycles.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="origin-and-args"&gt;&lt;code&gt;origin&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;args&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Two fields carry almost all of the meaning:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;origin&lt;/code&gt; is the thing being parameterized: a builtin like &lt;code&gt;list&lt;/code&gt;, a&#10;&lt;code&gt;collections.abc&lt;/code&gt; generic, a user class, or even another &lt;code&gt;GenericAlias&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;args&lt;/code&gt; is &lt;em&gt;always&lt;/em&gt; a tuple internally, even if the caller passed a single&#10;value. &lt;code&gt;setup_ga&lt;/code&gt; normalizes this:&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;setup_ga&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Pack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_INCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyVectorcall_Function&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vectorcall&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ga_vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vectorcall&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Both construction entry points &amp;ndash; &lt;code&gt;Py_GenericAlias(origin, args)&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;GenericAlias.__new__&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;ga_new&lt;/code&gt;) &amp;ndash; go through &lt;code&gt;setup_ga&lt;/code&gt;, so the invariant&#10;&amp;ldquo;args is a tuple&amp;rdquo; holds everywhere. &lt;code&gt;ga_new&lt;/code&gt; requires exactly two positional&#10;arguments and no keywords, mirroring the documented &lt;code&gt;GenericAlias(origin, args, /)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The two fields are exposed read-only through &lt;code&gt;ga_members&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ga_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__origin__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__args__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__unpacked__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_BOOL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;starred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__origin__&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__args__&lt;/code&gt; are therefore just direct field reads &amp;ndash; there is no&#10;copying or recomputation on access.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;A small but important optimization: if &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt; supports vectorcall, the alias&#10;stores &lt;code&gt;ga_vectorcall&lt;/code&gt; in its own &lt;code&gt;vectorcall&lt;/code&gt; slot (offset&#10;&lt;code&gt;tp_vectorcall_offset&lt;/code&gt;). When you &lt;em&gt;call&lt;/em&gt; the alias, e.g. &lt;code&gt;list[int]()&lt;/code&gt; or&#10;&lt;code&gt;list[int](iterable)&lt;/code&gt;, CPython calls the origin directly and then stamps the&#10;result with &lt;code&gt;__orig_class__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_call&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Call&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_orig_class&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nargsf&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwnames&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nargsf&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwnames&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_orig_class&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;set_orig_class&lt;/code&gt; sets &lt;code&gt;__orig_class__&lt;/code&gt; on the constructed instance when the&#10;origin allows it, swallowing &lt;code&gt;AttributeError&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt; (so origins that&#10;reject arbitrary attributes do not fail the call).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="__parameters__-type-variables"&gt;&lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; (type variables)&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; is not stored eagerly. It is computed on first access and&#10;cached in &lt;code&gt;parameters&lt;/code&gt; under a per-object critical section (the 3.15 build&#10;makes this thread-safe on free-threaded builds):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_parameters_lock_held&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_CRITICAL_SECTION_ASSERT_OBJECT_LOCKED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_make_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unused&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BEGIN_CRITICAL_SECTION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;ga_parameters_lock_held&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_END_CRITICAL_SECTION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_Py_make_parameters&lt;/code&gt; walks the &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; tuple and collects every type variable it&#10;finds. The rules, in order:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;A plain type (&lt;code&gt;PyType_Check&lt;/code&gt;) contributes nothing &amp;ndash; &lt;code&gt;list[int]&lt;/code&gt; has no&#10;parameters because &lt;code&gt;int&lt;/code&gt; is concrete.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;An object with &lt;code&gt;__typing_subst__&lt;/code&gt; (a &lt;code&gt;TypeVar&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;TypeVarTuple&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;ParamSpec&lt;/code&gt;)&#10;is added, deduplicated via &lt;code&gt;tuple_add&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Otherwise it looks for &lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; on the object. If that is missing and&#10;the object is a tuple or list, it recurses into &lt;code&gt;_Py_make_parameters&lt;/code&gt;,&#10;flattening nested parameters.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;A &lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; tuple is flattened, with the outer tuple resized as&#10;needed (&lt;code&gt;_PyTuple_Resize&lt;/code&gt;) to make room.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_make_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyList_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_EnterRecursiveCall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34; in __parameter__ calculation&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iarg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iarg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iarg&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iarg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyType_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;continue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// concrete type&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;rc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_HasAttrWithError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_ID&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__typing_subst__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// TypeVar-like&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __parameters__ lookup, recursion for tuple/list&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_Resize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tuple_add&lt;/code&gt; only appends when the item is not already present, so&#10;&lt;code&gt;dict[T, T]&lt;/code&gt; has parameters &lt;code&gt;(T,)&lt;/code&gt;, not &lt;code&gt;(T, T)&lt;/code&gt;. The recursion plus resize is&#10;what makes &lt;code&gt;list[list[T]]&lt;/code&gt; resolve to parameters &lt;code&gt;(T,)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;parameters&lt;/code&gt; is cached, the (possibly expensive) walk happens at most&#10;once per alias. Recursive construction is guarded by &lt;code&gt;Py_EnterRecursiveCall&lt;/code&gt;, and&#10;a recent fix ensures cleanup runs correctly on deeply nested input.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="paramspec-and-list-shaped-arguments"&gt;ParamSpec and list-shaped arguments&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;ParamSpec captures a &lt;em&gt;list&lt;/em&gt; of parameter types, and that shows up in &lt;code&gt;__args__&lt;/code&gt;&#10;as a list rather than a tuple. For example &lt;code&gt;Callable[[int, str], bool]&lt;/code&gt; stores&#10;something like &lt;code&gt;(([int, str], bool))&lt;/code&gt; internally, with the ParamSpec argument&#10;represented as a list &lt;code&gt;[int, str]&lt;/code&gt;. The code handles this in two places.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;In &lt;code&gt;_Py_make_parameters&lt;/code&gt;, lists are converted to tuples up front&#10;(&lt;code&gt;PySequence_Tuple&lt;/code&gt;) so the same recursive walk applies. And in &lt;code&gt;ga_repr&lt;/code&gt;,&#10;a list element of &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; is rendered by &lt;code&gt;ga_repr_items_list&lt;/code&gt;, which prints it&#10;with square brackets:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_repr_items_list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyList_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteChar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;[&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_typing_type_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteChar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;]&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;and in &lt;code&gt;ga_repr&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyList_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Looks like we are working with ParamSpec&amp;#39;s list of type args&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_repr_items_list&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_typing_type_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So the list-vs-tuple distinction in &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; is precisely what distinguishes a&#10;ParamSpec argument list from an ordinary tuple of type arguments, and it is&#10;preserved (not normalized) by &lt;code&gt;setup_ga&lt;/code&gt; because only a non-tuple &lt;em&gt;scalar&lt;/em&gt;&#10;is packed; a list passed as an element stays a list.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="substitution-aliasitem"&gt;Substitution: &lt;code&gt;alias[item]&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Subscripting a &lt;code&gt;GenericAlias&lt;/code&gt; is where type variables get replaced. &lt;code&gt;ga_getitem&lt;/code&gt;&#10;locks the object, materializes &lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt;, then calls &lt;code&gt;_Py_subs_parameters&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_getitem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BEGIN_CRITICAL_SECTION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;ga_parameters_lock_held&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_END_CRITICAL_SECTION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_subs_parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_GenericAlias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;starred&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;starred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The result is a &lt;em&gt;new&lt;/em&gt; &lt;code&gt;GenericAlias&lt;/code&gt; with the same origin and the same&#10;&lt;code&gt;starred&lt;/code&gt; flag, but with substituted args. The origin itself is reused, so&#10;&lt;code&gt;list[int][str]&lt;/code&gt; becomes &lt;code&gt;list[str]&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_Py_subs_parameters&lt;/code&gt; does the heavy lifting:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;_unpack_args(item)&lt;/code&gt; normalizes the subscript into a tuple, flattening starred&#10;unpacked TypeVarTuples (&lt;code&gt;*Ts&lt;/code&gt;) into the argument list.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It validates the argument count against &lt;code&gt;nparams&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;For each original arg:&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;plain types are copied verbatim;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;nested tuples/lists are substituted recursively;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;objects with &lt;code&gt;__typing_subst__&lt;/code&gt; have that method called with the matching&#10;type argument;&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;otherwise &lt;code&gt;subs_tvars&lt;/code&gt; handles nested generics by looking up their own&#10;&lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; and re-subscripting them.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;subs_tvars&lt;/code&gt; is the recursive case: if &lt;code&gt;obj&lt;/code&gt; has a non-empty &lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt;,&#10;it builds a fresh &lt;code&gt;subargs&lt;/code&gt; tuple by mapping each of its parameters to the&#10;corresponding substitution (with special handling for &lt;code&gt;TypeVarTuple&lt;/code&gt;, where a&#10;tuple argument is spliced in via &lt;code&gt;tuple_extend&lt;/code&gt;), then calls&#10;&lt;code&gt;PyObject_GetItem(obj, subargs)&lt;/code&gt; to produce &lt;code&gt;obj[subargs]&lt;/code&gt;. Otherwise it returns&#10;&lt;code&gt;obj&lt;/code&gt; unchanged:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;subs_tvars&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;params&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;argitems&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetOptionalAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_ID&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__parameters__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subargs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nsubargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nsubargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;params&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;param&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;params&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;argitems&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iparam&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;param&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_iter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// TypeVarTuple: splice the tuple in&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;j&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_extend&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;continue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetItem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;subargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_INCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subparams&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is why &lt;code&gt;list[T][int]&lt;/code&gt; works even though &lt;code&gt;T&lt;/code&gt; only appears inside &lt;code&gt;list&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s&#10;args: the outer alias&amp;rsquo;s parameters drive substitution into the nested generic.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="starred-unpacking-tupleint"&gt;Starred unpacking (&lt;code&gt;*tuple[int]&lt;/code&gt;)&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A &lt;code&gt;GenericAlias&lt;/code&gt; can be &lt;em&gt;starred&lt;/em&gt; for use in &lt;code&gt;*Ts&lt;/code&gt; unpacking contexts. The&#10;&lt;code&gt;starred&lt;/code&gt; bool is set on the object and exposed as &lt;code&gt;__unpacked__&lt;/code&gt;. Iterating a&#10;starred &lt;code&gt;*tuple[...]&lt;/code&gt; alias yields one alias per element type, each itself&#10;marked &lt;code&gt;starred&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_iternext&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaiterobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaiterobject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;starred_alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_GenericAlias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;starred_alias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;starred&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;true&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;starred_alias&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ga_iter&lt;/code&gt; creates a &lt;code&gt;gaiterobject&lt;/code&gt; holding a reference to the original alias,&#10;and &lt;code&gt;ga_unpacked_tuple_args&lt;/code&gt; fast-paths a starred tuple alias by returning its&#10;&lt;code&gt;args&lt;/code&gt; directly. Starred state also participates in equality (&lt;code&gt;ga_richcompare&lt;/code&gt;&#10;compares &lt;code&gt;starred&lt;/code&gt; first) and in &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt; (a starred alias pickles via&#10;&lt;code&gt;next(iter(...))&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="attribute-access"&gt;Attribute access&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ga_getattro&lt;/code&gt; implements a hybrid: most attribute names are proxied to&#10;&lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;, but a fixed list of &amp;ldquo;own&amp;rdquo; attributes (&lt;code&gt;attr_exceptions&lt;/code&gt;) and a&#10;blocked list (&lt;code&gt;attr_blocked&lt;/code&gt;) are handled by the generic object machinery:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;attr_exceptions&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__class__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__origin__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__args__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__unpacked__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__parameters__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__typing_unpacked_tuple_args__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__mro_entries__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__reduce_ex__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__reduce__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;attr_blocked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__bases__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__copy__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__deepcopy__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Blocked attributes are never proxied (they fall through to &lt;code&gt;generic_getattr&lt;/code&gt;,&#10;which usually raises &lt;code&gt;AttributeError&lt;/code&gt;), preventing a generic alias from&#10;inheriting dangerous or meaningless operations from its origin. Everything&#10;else &amp;ndash; &lt;code&gt;append&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;__name__&lt;/code&gt;, etc. &amp;ndash; is forwarded to &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;, so&#10;&lt;code&gt;list[int].append&lt;/code&gt; resolves to &lt;code&gt;list.append&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="hashing-and-equality"&gt;Hashing and equality&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Equality compares &lt;code&gt;starred&lt;/code&gt;, then &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;, then &lt;code&gt;args&lt;/code&gt;. Hashing combines the&#10;hashes of origin and args with XOR:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/genericaliasobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ga_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;gaobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;h0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;origin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;h0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;h1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;alias&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;h1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;h0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;^&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;h1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note the origin&amp;rsquo;s hash is currently not folded in a more sophisticated way&#10;(there is a &lt;code&gt;// TODO: Hash in the hash for the origin&lt;/code&gt; comment), but the result&#10;is still a valid hash consistent with equality.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="calling-__mro_entries__-and-isinstance"&gt;Calling, &lt;code&gt;__mro_entries__&lt;/code&gt;, and isinstance&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;Calling delegates to &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt; and sets &lt;code&gt;__orig_class__&lt;/code&gt; (above).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;__mro_entries__&lt;/code&gt; returns &lt;code&gt;(origin,)&lt;/code&gt;, so a generic alias can be used as a&#10;base class in &lt;code&gt;class Foo(list[int]): ...&lt;/code&gt; (PEP 560).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;__instancecheck__&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__subclasscheck__&lt;/code&gt; raise &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;: you cannot use&#10;a parameterized generic with &lt;code&gt;isinstance&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;issubclass&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;types.GenericAlias&lt;/code&gt; is a GC-tracked &lt;code&gt;gaobject&lt;/code&gt; with five fields: &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;args&lt;/code&gt; (always a tuple), lazily cached &lt;code&gt;parameters&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;weakreflist&lt;/code&gt;, and a&#10;&lt;code&gt;starred&lt;/code&gt; flag, plus an optional &lt;code&gt;vectorcall&lt;/code&gt; pointer.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;origin&lt;/code&gt; is the unparameterized generic; &lt;code&gt;args&lt;/code&gt; holds the type arguments.&#10;A non-tuple scalar argument is packed into a one-tuple by &lt;code&gt;setup_ga&lt;/code&gt;, but a&#10;list element is preserved (it denotes a ParamSpec argument list).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;__parameters__&lt;/code&gt; is computed lazily and cached under a critical section;&#10;&lt;code&gt;_Py_make_parameters&lt;/code&gt; recursively collects and deduplicates type variables,&#10;flattening nested generics and (via list-to-tuple conversion) ParamSpecs.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Subscripting builds a &lt;em&gt;new&lt;/em&gt; alias with substituted args via&#10;&lt;code&gt;_Py_subs_parameters&lt;/code&gt;, which handles count validation, nested substitution,&#10;&lt;code&gt;__typing_subst__&lt;/code&gt;, and TypeVarTuple splicing.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Starred aliases support &lt;code&gt;*Ts&lt;/code&gt; unpacking and iterate into per-element starred&#10;aliases.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Attribute access proxies to &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt; except for a fixed allow/block list, so&#10;methods resolve while &lt;code&gt;__bases__&lt;/code&gt;/copy operations are blocked.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Equality and hashing are derived from &lt;code&gt;starred&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;origin&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;args&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/genericaliasobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/genericaliasobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; public &lt;code&gt;Py_GenericAlias&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;Py_GenericAliasType&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/unionobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt;, used for &lt;code&gt;X | Y&lt;/code&gt; of aliases.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;PEP 585 &amp;ndash; type hinting generics in standard collections.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements type (the Metaclass) in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-type-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-type-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>type</category><category>metaclass</category><description>The PyTypeObject struct, method slots, tp_dict, MRO computation, heap vs static types, and type creation traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;&lt;code&gt;type&lt;/code&gt; is the metaclass of every Python object: calling &lt;code&gt;type(obj)&lt;/code&gt; returns the&#10;class of &lt;code&gt;obj&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;class Foo:&lt;/code&gt; ultimately calls &lt;code&gt;type.__new__&lt;/code&gt;. In CPython&#10;the same object that represents &lt;code&gt;type&lt;/code&gt; in Python is &lt;code&gt;PyType_Type&lt;/code&gt;, and every&#10;class is a &lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt; (or, for classes created at runtime, a&#10;&lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;). This article traces how that machinery is implemented in&#10;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;Include/cpython/object.h&lt;/code&gt; in CPython 3.15.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every Python object begins with &lt;code&gt;PyObject_VAR_HEAD&lt;/code&gt;. A type object adds dozens&#10;of slots that describe how instances behave, plus the things that make a type a&#10;first-class object: its &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;, bases, and MRO. The 3.15 layout is:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_typeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_VAR_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_itemsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_vectorcall_offset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;getattrfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_getattr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;setattrfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_setattr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyAsyncMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_async&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;reprfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyNumberMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_number&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySequenceMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_sequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMappingMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_mapping&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;hashfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;ternaryfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_call&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;reprfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;getattrofunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_getattro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;setattrofunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_setattro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyBufferProcs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_buffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;traverseproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;inquiry&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;richcmpfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;getiterfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;iternextfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_iternext&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMethodDef&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyGetSetDef&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_getset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* borrowed on static, strong on heap */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* the class __dict__ */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;descrgetfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_descr_get&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;descrsetfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_descr_set&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_dictoffset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;initproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;allocfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;freefunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;inquiry&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_is_gc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_bases&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tuple of direct bases */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* method resolution order tuple */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_cache&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* unused */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_subclasses&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* dict, or index for static builtins */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_version_tag&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_finalize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;vectorcallfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_watched&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint16_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_versions_used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_iteritemfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_tp_iteritem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The slot fields (&lt;code&gt;tp_methods&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_getset&lt;/code&gt;) are arrays that&#10;&lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; turns into real descriptors in &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;tp_as_number&lt;/code&gt; and&#10;friends are method suites: pointers to structs of function pointers that&#10;implement &lt;code&gt;+&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;len()&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;[]&lt;/code&gt;, etc. They are populated either statically (for&#10;built-in types) or by &lt;code&gt;add_operators()&lt;/code&gt; during readying.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-real-layout-pyheaptypeobject"&gt;The real layout: &lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A type created at runtime (&lt;code&gt;class Foo:&lt;/code&gt;) is not just a &lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt;. It is a&#10;&lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;, whose first member is the &lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt; (so it can be&#10;cast back and forth), followed by the method-suite structs and heap-only&#10;metadata:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_heaptypeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ht_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyAsyncMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;as_async&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyNumberMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;as_number&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMappingMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;as_mapping&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySequenceMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;as_sequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyBufferProcs&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;as_buffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ht_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ht_slots&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ht_qualname&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_dictkeysobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ht_cached_keys&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ht_module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_ht_tpname&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ht_token&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_specialization_cache&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_spec_cache&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#ifdef Py_GIL_DISABLED&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;unique_id&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyHeapTypeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The distinction is exposed by the &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HEAPTYPE&lt;/code&gt; flag. Static types&#10;(&lt;code&gt;int&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;list&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;, &amp;hellip;) are immortal, singletons stored in the binary;&#10;heap types are allocated with &lt;code&gt;PyObject_GC_New&lt;/code&gt; and reference-counted.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="tp_dict-the-class-dictionary"&gt;&lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;: the class dictionary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt; is the &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt; of the class. For heap types it is a real&#10;&lt;code&gt;dict&lt;/code&gt; created during type creation. For static built-in types CPython stores&#10;&lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt; per-interpreter in &lt;code&gt;managed_static_type_state&lt;/code&gt; (so each interpreter&#10;gets its own dict), which is why &lt;code&gt;lookup_tp_dict&lt;/code&gt; branches on&#10;&lt;code&gt;_Py_TPFLAGS_STATIC_BUILTIN&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;lookup_tp_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_TPFLAGS_STATIC_BUILTIN&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyInterpreterState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyInterpreterState_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;managed_static_type_state&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;state&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyStaticType_GetState&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;state&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Attribute lookup (&lt;code&gt;type.__getattribute__&lt;/code&gt;, i.e. &lt;code&gt;_PyType_Lookup&lt;/code&gt;) searches&#10;&lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt; of the type and then walks &lt;code&gt;tp_mro&lt;/code&gt;, reading each base&amp;rsquo;s &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;.&#10;When a class is modified, &lt;code&gt;PyType_Modified&lt;/code&gt; invalidates the version tag and&#10;notifies watchers.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="mro"&gt;MRO&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The MRO is stored as a tuple in &lt;code&gt;tp_mro&lt;/code&gt;, with the type itself first and&#10;&lt;code&gt;object&lt;/code&gt; last. It is computed by &lt;code&gt;mro_internal&lt;/code&gt;, which calls the type&amp;rsquo;s (or&#10;metaclass&amp;rsquo;s) &lt;code&gt;mro()&lt;/code&gt; and falls back to C3 linearization:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;mro_internal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;initial&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p_old_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;old_mro&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XNewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;lookup_tp_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;new_mro&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;mro_invoke&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* may re-enter */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;reent&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;lookup_tp_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;old_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_tp_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;new_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;initial&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_mro_modified&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;new_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;mro_internal&lt;/code&gt; also records the old MRO so that, when bases change, subclasses&#10;can be updated. &lt;code&gt;type_mro_modified&lt;/code&gt; checks whether the type is eligible for the&#10;attribute cache (version tag): a custom &lt;code&gt;mro()&lt;/code&gt; or a non-subtype base clears&#10;&lt;code&gt;tp_versions_used&lt;/code&gt; to &lt;code&gt;_Py_ATTR_CACHE_UNUSED&lt;/code&gt;, disabling caching for that&#10;type and its subclasses.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="type-creation"&gt;Type creation&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Creating a class (&lt;code&gt;class Foo(Bar): ...&lt;/code&gt;) calls &lt;code&gt;type.__new__&lt;/code&gt;, which in C is&#10;&lt;code&gt;type_new&lt;/code&gt; -&amp;gt; ultimately &lt;code&gt;type_from_slots_or_spec&lt;/code&gt; for the C API path. The&#10;public entry points are:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyType_FromMetaclass&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;metaclass&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyType_Spec&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bases&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyType_FromSpecWithBases&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Spec&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;bases&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyType_FromSpec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Spec&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;A &lt;code&gt;PyType_Spec&lt;/code&gt; describes name, basicsize, itemsize, flags and a list of&#10;&lt;code&gt;PyType_Slot&lt;/code&gt; entries mapping slot IDs (&lt;code&gt;Py_tp_init&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Py_tp_methods&lt;/code&gt;, &amp;hellip;)&#10;to function pointers. &lt;code&gt;type_from_slots_or_spec&lt;/code&gt; allocates a&#10;&lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;, copies the spec into the slots, sets &lt;code&gt;tp_base&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_bases&lt;/code&gt;,&#10;creates &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;, and finally calls &lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; is the choke point that finishes initialization:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_Ready&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_READY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_TPFLAGS_STATIC_BUILTIN&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HEAPTYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_add_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_SetImmortalUntracked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;BEGIN_TYPE_LOCK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_READY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_ready&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;END_TYPE_LOCK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;type_ready&lt;/code&gt; (called under the type lock) fills in inherited slots from the&#10;base, calls &lt;code&gt;add_operators&lt;/code&gt; to turn &lt;code&gt;tp_methods&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_getset&lt;/code&gt;&#10;into descriptors in &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;, computes &lt;code&gt;tp_mro&lt;/code&gt; via &lt;code&gt;mro_internal&lt;/code&gt;, sets&#10;&lt;code&gt;tp_flags |= Py_TPFLAGS_READY&lt;/code&gt;, and assigns a version tag. After this the type&#10;is usable.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="heap-vs-static-types"&gt;Heap vs static types&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Static types (&lt;code&gt;PyLong_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyList_Type&lt;/code&gt;, &amp;hellip;) are compile-time&#10;&lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt; constants. They carry &lt;code&gt;_Py_TPFLAGS_STATIC_BUILTIN&lt;/code&gt; (for the&#10;core builtins) or are plain static types in extension modules. They are&#10;immortal and, for builtins, have per-interpreter &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_subclasses&lt;/code&gt;/&#10;&lt;code&gt;tp_weaklist&lt;/code&gt; stored in &lt;code&gt;managed_static_type_state&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;init_static_type&lt;/code&gt;&#10;registers this state and calls &lt;code&gt;type_ready&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;init_static_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyInterpreterState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;isbuiltin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;initial&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_add_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_TPFLAGS_STATIC_BUILTIN&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_add_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;managed_static_type_state_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;isbuiltin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;initial&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_ready&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;initial&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Heap types differ in several ways:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;Allocated on the heap and reference-counted (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt; usually).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HEAPTYPE&lt;/code&gt; is set; &lt;code&gt;tp_name&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;ht_name&lt;/code&gt; live in the&#10;&lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Mutable by default: attributes can be added, &lt;code&gt;__bases__&lt;/code&gt; can change, MRO&#10;recomputed.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_base&lt;/code&gt; is a strong reference; for static types it is a borrowed&#10;reference.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Version tags come from a per-interpreter counter (&lt;code&gt;NEXT_VERSION_TAG&lt;/code&gt;)&#10;rather than the global counter used for static types.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/code&gt; flag (set by &lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; for any non-heap&#10;type, and available to heap types via &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/code&gt;) controls&#10;whether &lt;code&gt;__setattr__&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;__delattr__&lt;/code&gt; on the type itself are allowed, which is&#10;what makes a class &amp;ldquo;frozen&amp;rdquo;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="type-lookup-and-the-version-tag"&gt;Type lookup and the version tag&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyType_Lookup&lt;/code&gt; walks the MRO and reads &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;. To make attribute access&#10;fast, CPython caches results keyed by &lt;code&gt;tp_version_tag&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c (conceptually)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyType_Lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* version tag fast path */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;assign_version_tag&lt;/code&gt; (called lazily) assigns a tag to a type only after all&#10;its bases have tags, so a cached lookup is valid for the whole hierarchy.&#10;&lt;code&gt;PyType_Modified&lt;/code&gt; clears the tag (setting it to 0) and recursively clears&#10;subclasses, forcing re-lookup. This is why mutating a base class invalidates&#10;caches everywhere below it.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="type__call__-and-instance-creation"&gt;&lt;code&gt;type.__call__&lt;/code&gt; and instance creation&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;When you write &lt;code&gt;Foo(x)&lt;/code&gt;, Python calls &lt;code&gt;type.__call__(Foo, x)&lt;/code&gt;. In C that is&#10;&lt;code&gt;type_call&lt;/code&gt;, which runs &lt;code&gt;tp_new&lt;/code&gt; to allocate and initialize the instance, then&#10;&lt;code&gt;tp_init&lt;/code&gt; to initialize it, and finally returns the object (or propagates an&#10;error). The slots are inherited from the base during &lt;code&gt;type_ready&lt;/code&gt;, so a type&#10;that does not define &lt;code&gt;tp_new&lt;/code&gt; gets &lt;code&gt;object.__new__&lt;/code&gt; (i.e. &lt;code&gt;slot_tp_new&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;type_call&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_init&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_alloc&lt;/code&gt; (default &lt;code&gt;PyType_GenericAlloc&lt;/code&gt;) allocates the instance using&#10;&lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt; and sets &lt;code&gt;ob_type&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt; is the matching&#10;deallocator. For GC-tracked types &lt;code&gt;tp_alloc&lt;/code&gt; calls &lt;code&gt;PyObject_GC_New&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt; calls &lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="slots-and-inheritance"&gt;Slots and inheritance&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Slots are not inherited field-by-field naively. &lt;code&gt;type_ready&lt;/code&gt; calls&#10;&lt;code&gt;inherit_slots&lt;/code&gt; (and &lt;code&gt;add_operators&lt;/code&gt;), which copies function pointers from&#10;the base when the derived type leaves a slot NULL, and merges the method suites&#10;(&lt;code&gt;tp_as_number&lt;/code&gt;, etc.) by copying individual function pointers. This is why a&#10;subclass of &lt;code&gt;int&lt;/code&gt; automatically gets &lt;code&gt;nb_add&lt;/code&gt; unless it overrides &lt;code&gt;__add__&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;tp_methods&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_getset&lt;/code&gt; arrays are processed by&#10;&lt;code&gt;add_methods&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;add_members&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;add_getset&lt;/code&gt;, which build &lt;code&gt;PyCFunction&lt;/code&gt;/member/&#10;getset descriptors and insert them into &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;. After that the arrays are no&#10;longer needed for lookup (the dict holds the descriptors).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="subclassing-rules"&gt;Subclassing rules&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;type_new&lt;/code&gt; enforce that a base type must have&#10;&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/code&gt; set; otherwise &lt;code&gt;type(...)&lt;/code&gt; raises &amp;ldquo;is not an acceptable&#10;base type&amp;rdquo;. &lt;code&gt;object&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;type&lt;/code&gt; and most builtins set this flag. Some types (e.g.&#10;&lt;code&gt;list&lt;/code&gt; historically, though now subclassable) clear it to forbid subclassing in&#10;C.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;type_is_subtype&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;is_subtype_with_mro&lt;/code&gt; are used to validate MROs. A type&#10;cannot be its own base, and the MRO must be consistent (C3 merge). If no&#10;linearization exists, &lt;code&gt;type()&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;TypeError: Cannot create a consistent method resolution order&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="type_new-in-detail"&gt;&lt;code&gt;type_new&lt;/code&gt; in detail&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;type_new&lt;/code&gt; (the C implementation of &lt;code&gt;type.__new__&lt;/code&gt;) does the heavy lifting for&#10;&lt;code&gt;class&lt;/code&gt; statements:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;Validate &lt;code&gt;name&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;bases&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Choose the metaclass: if &lt;code&gt;bases&lt;/code&gt; is non-empty, use the most derived&#10;metaclass among the bases&amp;rsquo; metaclasses; otherwise use the provided&#10;metaclass or &lt;code&gt;type&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Allocate a &lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt; sized for &lt;code&gt;tp_basicsize + nslots * sizeof(void*)&lt;/code&gt;&#10;when &lt;code&gt;__slots__&lt;/code&gt; is present.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Copy &lt;code&gt;tp_name&lt;/code&gt; (stored in &lt;code&gt;_ht_tpname&lt;/code&gt;), &lt;code&gt;ht_name&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;ht_qualname&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Set &lt;code&gt;tp_base&lt;/code&gt; to the best base (or &lt;code&gt;object&lt;/code&gt;), &lt;code&gt;tp_bases&lt;/code&gt; to the tuple.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Call &lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;p&gt;For &lt;code&gt;__slots__&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;type_new&lt;/code&gt; creates a &lt;code&gt;member_descriptor&lt;/code&gt; for each slot and&#10;stores the slot index in the instance dict layout (&lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;tp_weaklistoffset&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="managed-dicts-and-__dict__"&gt;Managed dicts and &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Heap types may have a managed &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_MANAGED_DICT&lt;/code&gt;) instead&#10;of a fixed &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt;. In 3.15 managed dicts are the default for heap&#10;types, storing the instance dict in a side table indexed by the object. This&#10;saves memory when most instances have no extra attributes. &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt;&#10;is set to 0 in that case and &lt;code&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/code&gt; uses&#10;&lt;code&gt;_PyObject_GetDictPtr&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="garbage-collection"&gt;Garbage collection&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Heap types set &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt; and provide &lt;code&gt;tp_traverse&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_clear&lt;/code&gt;&#10;(generated by the GC machinery for the type&amp;rsquo;s slots and &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;). Static types&#10;that contain references also set these flags. &lt;code&gt;tp_is_gc&lt;/code&gt; answers whether a&#10;particular instance is tracked. &lt;code&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/code&gt; is called in &lt;code&gt;tp_alloc&lt;/code&gt;&#10;for GC types.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="free-threading-notes"&gt;Free-threading notes&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;In &lt;code&gt;Py_GIL_DISABLED&lt;/code&gt; builds, several fields become per-interpreter or&#10;atomically accessed: &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_mro&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_bases&lt;/code&gt; for static builtins live&#10;in &lt;code&gt;managed_static_type_state&lt;/code&gt;; &lt;code&gt;tp_version_tag&lt;/code&gt; uses atomic loads/stores;&#10;&lt;code&gt;tp_subclasses&lt;/code&gt; is per-interpreter. Type mutation takes the type lock&#10;(&lt;code&gt;TYPE_LOCK&lt;/code&gt;) and may stop the world. New types are marked &amp;ldquo;revealed&amp;rdquo; via&#10;&lt;code&gt;_Py_TYPE_REVEALED_FLAG&lt;/code&gt; only after they are fully initialized, so other&#10;threads never observe a half-ready type.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="type-itself"&gt;&lt;code&gt;type&lt;/code&gt; itself&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyType_Type&lt;/code&gt; is defined statically in &lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; with&#10;&lt;code&gt;tp_name = &amp;quot;type&amp;quot;&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_basicsize = sizeof(PyHeapTypeObject)&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_HAVE_GC | Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/code&gt;,&#10;and slots pointing at &lt;code&gt;type_*&lt;/code&gt; functions (&lt;code&gt;type_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;type_call&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;type_getattro&lt;/code&gt;, etc.). Its metaclass is itself (&lt;code&gt;PyType_Type.tp_type = &amp;amp;PyType_Type&lt;/code&gt;),&#10;which is the fixed point that makes &lt;code&gt;type(type) is type&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;type&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyType_Type&lt;/code&gt;; every class is a &lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt;, and runtime&#10;classes are &lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;s (heap-allocated, GC-tracked).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Slots (&lt;code&gt;tp_*&lt;/code&gt;) describe instance behavior; method suites (&lt;code&gt;tp_as_number&lt;/code&gt;,&#10;&amp;hellip;) group operator implementations.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt; is the class &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;; static builtins store theirs&#10;per-interpreter.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The MRO is a tuple in &lt;code&gt;tp_mro&lt;/code&gt;, computed by &lt;code&gt;mro_internal&lt;/code&gt; (C3 by&#10;default, custom &lt;code&gt;mro()&lt;/code&gt; allowed).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; finishes a type: inheritance, operators, MRO, flags, version&#10;tag.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Static types are immortal and immutable by default; heap types are mutable&#10;and reference-counted.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Version tags power the attribute-lookup cache; &lt;code&gt;PyType_Modified&lt;/code&gt; invalidates&#10;them.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="type-watchers-and-the-attribute-cache"&gt;Type watchers and the attribute cache&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;CPython 3.11+ added &lt;code&gt;PyType_AddWatcher&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;PyType_Watch&lt;/code&gt; so that tools&#10;(jit/optimizer, debuggers) can be notified when a type changes. A watcher bit&#10;is stored in &lt;code&gt;tp_watched&lt;/code&gt;; when &lt;code&gt;PyType_Modified&lt;/code&gt; runs it invokes every&#10;registered callback for that type. &lt;code&gt;PyType_Modified&lt;/code&gt; also clears the version&#10;tag and walks subclasses, so watchers see a consistent invalidation.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_cache&lt;/code&gt; is a legacy field (always NULL now); caching moved to the&#10;per-interpreter &lt;code&gt;type_cache&lt;/code&gt; hash table keyed by &lt;code&gt;(version, name)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/object.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;PyHeapTypeObject&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/object.h&lt;/code&gt; (type slots) and &lt;code&gt;Include/pytypedefs.h&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;mro_internal&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;type_ready&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;type_from_slots_or_spec&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements tuple in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-tuple-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-tuple-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>tuple</category><description>The PyTupleObject struct with embedded ob_item array, the empty-tuple singleton, the per-size free list, creation paths, xxHash-based caching, and the immutability contract traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;tuple&lt;/code&gt; is an immutable sequence of object pointers. In CPython it is&#10;implemented by &lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;Objects/tupleobject.c&lt;/code&gt;. Unlike &lt;code&gt;list&lt;/code&gt;, a&#10;tuple never over-allocates: its length and its capacity are the same, and the&#10;item array is embedded directly in the object&amp;rsquo;s allocation. This article traces&#10;the representation and the hot paths through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every Python object starts with &lt;code&gt;PyObject_VAR_HEAD&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;ob_refcnt&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;ob_type&lt;/code&gt;,&#10;and &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt;). For tuples the payload adds a cached hash and the item vector:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/tupleobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_VAR_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Cached hash. Initially set to -1. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* ob_item contains space for &amp;#39;ob_size&amp;#39; elements.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; Items must normally not be NULL, except during construction when&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; the tuple is not yet visible outside the function that builds it. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The trailing &lt;code&gt;ob_item[1]&lt;/code&gt; is the classic C &amp;ldquo;struct hack&amp;rdquo;: the real object is&#10;allocated with &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; slots, and &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; is treated as a flexible array.&#10;The type object declares this with &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTuple_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_basicsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_itemsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt; is the size of the header minus one slot, and &lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt; is&#10;the size of one slot, so &lt;code&gt;PyObject_GC_NewVar(..., size)&lt;/code&gt; allocates exactly&#10;&lt;code&gt;sizeof(PyTupleObject) - sizeof(PyObject *) + size * sizeof(PyObject *)&lt;/code&gt;&#10;bytes. The items therefore live in the same allocation as the object header &amp;ndash;&#10;no separate backing array and no indirection.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout"&gt;Memory layout&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;+---------------------------+ &amp;lt;- PyObject_GC_NewVar result&#10;| ob_refcnt |&#10;+---------------------------+&#10;| *ob_type (&amp;amp;PyTuple_Type) |&#10;+---------------------------+&#10;| ob_size (len) |&#10;+---------------------------+&#10;| ob_hash (cached hash) |&#10;+---------------------------+&#10;| ob_item[0] (PyObject *) |&#10;| ob_item[1] (PyObject *) |&#10;| ... |&#10;| ob_item[ob_size - 1] |&#10;+---------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because there is no &lt;code&gt;allocated&lt;/code&gt; field, a tuple&amp;rsquo;s memory is exactly its length.&#10;Shrinking or growing means reallocating the whole object (see &lt;code&gt;_PyTuple_Resize&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-empty-tuple-singleton"&gt;The empty-tuple singleton&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The empty tuple is a statically allocated singleton, not GC-tracked, and its&#10;hash is precomputed at compile time:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_runtime_structs.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyGC_Head_UNUSED&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_tuple_empty_gc_not_used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tuple_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;singletons&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_runtime_init.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tuple_empty&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_base&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTuple_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyTuple_HASH_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Every call asking for an empty tuple returns the same object:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;tuple_get_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_SINGLETON&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tuple_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_get_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tuple_dealloc&lt;/code&gt; guards the singleton against being freed:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_SINGLETON&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tuple_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#ifdef Py_DEBUG&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_FatalRefcountError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;deallocating the empty tuple singleton&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#else&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Subclasses do not share the singleton; &lt;code&gt;tuple_subtype_new&lt;/code&gt; may allocate its own&#10;empty instance.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="free-list-tuple-reuse"&gt;Free list (tuple reuse)&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Exact &lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt;s of sizes 1..20 are recycled through a per-size free&#10;list, each holding up to 2000 entries:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_freelist_state.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# define PyTuple_MAXSAVESIZE 20 &lt;/span&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Largest tuple to save on freelist&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# define Py_tuple_MAXFREELIST 2000 &lt;/span&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Maximum number of tuples of each size&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tuple_alloc&lt;/code&gt; pops from the matching bucket before allocating:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;tuple_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// The empty tuple is statically allocated.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTuple_MAXSAVESIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_FREELIST_POP&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tuples&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_RESET_HASH_CACHE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_NewVar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTuple_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_RESET_HASH_CACHE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;On deallocation, &lt;code&gt;maybe_freelist_push&lt;/code&gt; returns the object to its bucket instead&#10;of freeing it:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;maybe_freelist_push&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_IS_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTuple_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// subclasses are not recycled&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTuple_MAXSAVESIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_FREELIST_PUSH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tuples&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_tuple_MAXFREELIST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because a recycled object may have been tracked by the GC before, &lt;code&gt;_PyTuple_Recycle&lt;/code&gt;&#10;re-tracks it and resets the hash cache when it is reused:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_tuple.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_Recycle&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_RESET_HASH_CACHE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_IS_TRACKED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="creation"&gt;Creation&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyTuple_New&lt;/code&gt; allocates and zeroes the slots, then tracks the object:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_get_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyTuple_Pack&lt;/code&gt; builds a tuple from varargs and only enables GC tracking if at&#10;least one item may itself be tracked:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Pack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;va_arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;track&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;maybe_tracked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;track&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;true&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;items&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;track&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;maybe_tracked&lt;/code&gt; is a conservative check: any GC-capable type makes the tuple&#10;tracked. &lt;code&gt;_PyTuple_MaybeUntrack&lt;/code&gt; later untracks a tuple once all of its items&#10;are non-GC objects, which keeps short-lived tuples of plain values off the&#10;collector&amp;rsquo;s radar:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_MaybeUntrack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_IS_TRACKED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;elt&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;elt&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_MAY_BE_TRACKED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;elt&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// still potentially cyclic&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_UNTRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySequence_Tuple&lt;/code&gt; special-cases exact tuples (returns the same object) and&#10;exact lists (&lt;code&gt;PyList_AsTuple&lt;/code&gt;), then falls back to iterating, buffering the&#10;first 8 items on the stack and spilling into a list.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tuple.__new__&lt;/code&gt; returns the empty singleton for no argument, and otherwise&#10;delegates to &lt;code&gt;PySequence_Tuple&lt;/code&gt;. For a tuple argument this returns the same&#10;object &amp;ndash; tuples are immutable, so sharing is safe.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="hashing"&gt;Hashing&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The hash is computed lazily and cached in &lt;code&gt;ob_hash&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;-1&lt;/code&gt; is the &amp;ldquo;not yet&#10;computed&amp;rdquo; sentinel, so a real hash of &lt;code&gt;-1&lt;/code&gt; is remapped to &lt;code&gt;1546275796&lt;/code&gt;. The&#10;algorithm is a single-accumulator simplification of xxHash:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;tuple_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_LOAD_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// cached&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyTuple_HASH_XXPRIME_5&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lane&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lane&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// propagate error&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lane&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyTuple_HASH_XXPRIME_2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_HASH_XXROTATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyTuple_HASH_XXPRIME_1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Add input length, mangled to keep the historical value of hash(()). */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;^&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyTuple_HASH_XXPRIME_5&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;^&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3527539UL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1546275796&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;acc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The cache is reset to &lt;code&gt;-1&lt;/code&gt; whenever a tuple is recycled (&lt;code&gt;_PyTuple_RESET_HASH_CACHE&lt;/code&gt;),&#10;and &lt;code&gt;tuple_richcompare&lt;/code&gt; relies on immutability to reuse &lt;code&gt;vlen&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;wlen&lt;/code&gt; across&#10;comparison calls.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="immutability"&gt;Immutability&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The immutability is enforced at the type level: &lt;code&gt;tp_as_sequence&lt;/code&gt; has no&#10;&lt;code&gt;sq_ass_item&lt;/code&gt; or &lt;code&gt;sq_ass_slice&lt;/code&gt; slots, so &lt;code&gt;tuple[i] = x&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;.&#10;The only mutation paths are internal and require a uniquely referenced,&#10;exact &lt;code&gt;PyTuple_Type&lt;/code&gt; instance:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyTuple_SetItem&lt;/code&gt; stores a pointer without increfing the new item (but&#10;decrefing the replaced one), and only succeeds when&#10;&lt;code&gt;_PyObject_IsUniquelyReferenced(op)&lt;/code&gt; holds:&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SetItem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newitem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_IsUniquelyReferenced&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newitem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_BadInternalCall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XSETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newitem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;_PyTuple_Resize&lt;/code&gt; can grow or shrink a uniquely referenced exact tuple by&#10;reallocating the object in place. It decrefs deleted items on shrink and&#10;zeroes new slots on grow; the empty tuple is never resized in place (it is&#10;the singleton):&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/tupleobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_Resize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;tuple_get_empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;oldsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* The empty tuple is statically allocated so we never&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; resize it in-place. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Resize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because tuples are immutable, operations like slicing, concatenation, and&#10;repetition can share or reuse objects: a full slice of an exact tuple returns&#10;the same object, and &lt;code&gt;tuple * 1&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;tuple + ()&lt;/code&gt; return the original.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tuple&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;PyObject_VAR_HEAD&lt;/code&gt; plus a cached &lt;code&gt;ob_hash&lt;/code&gt; and an embedded&#10;&lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; array; &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; is both the length and the capacity.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Items are stored in the same allocation as the header (flexible array via&#10;&lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt;); there is no separate buffer.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The empty tuple is a statically allocated, non-GC singleton with a&#10;precomputed hash.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Exact tuples of sizes 1..20 are recycled through per-size freelists of up to&#10;2000 entries; recycled objects are re-tracked and have their hash reset.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;GC tracking is conservative: a tuple is only tracked if at least one item may&#10;be a GC object, and can be untracked later via &lt;code&gt;_PyTuple_MaybeUntrack&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The hash is a single-accumulator xxHash variant, computed once and cached&#10;(with &lt;code&gt;-1&lt;/code&gt; remapped to avoid clashing with the sentinel).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Immutability is enforced by the type (no &lt;code&gt;sq_ass_item&lt;/code&gt;); internal mutation&#10;(&lt;code&gt;PyTuple_SetItem&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PyTuple_Resize&lt;/code&gt;) is allowed only for uniquely&#10;referenced exact tuples.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/tupleobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/tupleobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt; struct and access macros.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_tuple.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; internal helpers, freelist recycle,&#10;hash constants.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/abstract.c&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;PySequence_Tuple&lt;/code&gt;) &amp;ndash; construction from an iterable.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements Template Strings (t-strings) in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-template-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-template-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>strings</category><category>template</category><description>Template and Interpolation as GC-tracked objects: templateobject.c, interpolationobject.c, _PyTemplate_Build, _PyInterpolation_Build, the BUILD_TEMPLATE/BUILD_INTERPOLATION bytecodes, and the compiler path traced through CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python 3.15&amp;rsquo;s template strings (&lt;code&gt;t&amp;quot;...&amp;quot;&lt;/code&gt;) do not produce a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;. They produce a&#10;&lt;code&gt;string.templatelib.Template&lt;/code&gt; object carrying two parallel sequences: the literal&#10;string pieces (&lt;code&gt;strings&lt;/code&gt;) and the evaluated interpolation objects&#10;(&lt;code&gt;interpolations&lt;/code&gt;). Each interpolation is a &lt;code&gt;string.templatelib.Interpolation&lt;/code&gt;&#10;holding the value, the source expression, an optional conversion flag, and an&#10;optional format spec. Both types are implemented in C in&#10;&lt;code&gt;Objects/templateobject.c&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;Objects/interpolationobject.c&lt;/code&gt;, are GC-tracked,&#10;and are constructed at runtime by two dedicated bytecodes,&#10;&lt;code&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;BUILD_TEMPLATE&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;This article traces that implementation.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-interpolation-struct"&gt;The &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The four fields are all owned references:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;value&lt;/code&gt; &amp;ndash; the evaluated result of the interpolated expression.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;expression&lt;/code&gt; &amp;ndash; the source text of the expression (a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;, default &lt;code&gt;&amp;quot;&amp;quot;&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;conversion&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;None&lt;/code&gt; or a one-character &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;'s'&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;'r'&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;'a'&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;format_spec&lt;/code&gt; &amp;ndash; the format specifier string (default &lt;code&gt;&amp;quot;&amp;quot;&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The type itself is a plain GC type:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyInterpolation_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;string.templatelib.Interpolation&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_clear&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_free&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt; exposes all four fields as read-only attributes, which is why&#10;&lt;code&gt;interp.value&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;interp.expression&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;interp.conversion&lt;/code&gt;, and&#10;&lt;code&gt;interp.format_spec&lt;/code&gt; work directly from Python:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;value&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Value&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;expression&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Expression&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;conversion&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Conversion&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;format_spec&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Format specifier&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="constructing-an-interpolation"&gt;Constructing an &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The public constructor is generated by Argument Clinic from:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c (clinic input)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="err"&gt;@&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;classmethod&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__new__&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation_new&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nl"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nl"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;subclass_of&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="err"&gt;&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyUnicode_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="err"&gt;&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;c_default&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="err"&gt;&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="err"&gt;&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; 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&lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_conversion_converter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; 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&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conv_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;a&amp;#39;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conv_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;r&amp;#39;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conv_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;s&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Interpolation() argument &amp;#39;conversion&amp;#39; must be one of &amp;#39;s&amp;#39;, &amp;#39;a&amp;#39; or &amp;#39;r&amp;#39;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The implementation allocates a GC object and takes new references to all four&#10;arguments:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;interpolation_new_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Track&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;There is also an internal fast builder, &lt;code&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/code&gt;, used by the&#10;bytecode. It takes a C &lt;code&gt;int conversion&lt;/code&gt; (one of &lt;code&gt;FVC_NONE&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;FVC_STR&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;FVC_REPR&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;FVC_ASCII&lt;/code&gt;) rather than a Python object and maps it to the&#10;stored &lt;code&gt;conversion&lt;/code&gt; value:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyInterpolation_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// FVC_NONE&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;switch&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;FVC_ASCII&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// 3&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_LATIN1_CHR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;a&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;FVC_REPR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// 2&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_LATIN1_CHR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;r&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;FVC_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// 1&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_LATIN1_CHR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;s&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Track&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note that &lt;code&gt;FVC_NONE&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;0&lt;/code&gt;, which is why &lt;code&gt;conversion == 0&lt;/code&gt; is tested directly.&#10;This builder is the hot path: it avoids going through &lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt; and the&#10;converter on every interpolated value.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyInterpolation_InitTypes&lt;/code&gt; sets &lt;code&gt;__match_args__&lt;/code&gt; to the four field names so&#10;that structural pattern matching works:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyStatus&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyInterpolation_InitTypes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyInterpreterState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tuple&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BuildValue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;(ssss)&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;value&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;expression&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;conversion&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;format_spec&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_SetItemString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__match_args__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Pickling is supported through &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt;, which returns the class and a&#10;4-tuple of fields:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;interpolation_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;interpolationobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BuildValue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;(O(OOOO))&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="the-template-struct"&gt;The &lt;code&gt;Template&lt;/code&gt; struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;strings&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;tuple&lt;/code&gt; of &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; whose length is &lt;code&gt;len(interpolations) + 1&lt;/code&gt;;&#10;&lt;code&gt;interpolations&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;tuple&lt;/code&gt; of &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt;. Both are owned references and&#10;the object is GC-tracked:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyTemplate_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;string.templatelib.Template&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_sequence&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template_as_sequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_clear&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_free&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_getset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_getset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_iter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The two tuple fields are exposed read-only:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;strings&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Strings&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;interpolations&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Interpolations&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;A computed &lt;code&gt;values&lt;/code&gt; property returns a tuple of the interpolation values,&#10;mirroring &lt;code&gt;Template.values&lt;/code&gt; in the Python-level API:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_values_get&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;data&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;templateobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;values&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;values&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;values&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyInterpolation_GetValueRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;values&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyInterpolation_GetValueRef&lt;/code&gt; simply returns a new reference to the&#10;interpolation&amp;rsquo;s &lt;code&gt;value&lt;/code&gt; field.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="template__new__-normalizing-the-argument-list"&gt;&lt;code&gt;Template.__new__&lt;/code&gt;: normalizing the argument list&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The constructor accepts a flat sequence of &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; objects and&#10;normalizes them into the two parallel tuples. Consecutive strings are&#10;concatenated; an &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; with no preceding string gets an empty&#10;string inserted before it; a trailing interpolation gets an empty string&#10;appended:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Template.__new__ only accepts *args arguments&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;argslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;argslen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyInterpolation_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Template.__new__ *args need to be of type &amp;#39;str&amp;#39; or &amp;#39;Interpolation&amp;#39;, got %T&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The second pass performs the concatenation and empty-string insertion, then&#10;delegates to &lt;code&gt;_PyTemplate_Build&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c (second pass, abbreviated)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;argslen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;laststring&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringsidx&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;concat&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Concat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;laststring&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringsidx&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;concat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;laststring&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringsidx&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyInterpolation_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_DECLARE_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringsidx&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationsidx&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_DECLARE_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringsidx&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTemplate_Build&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This normalization is what lets &lt;code&gt;Template(&amp;quot;a&amp;quot;, interp, &amp;quot;b&amp;quot;)&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;Template(&amp;quot;a&amp;quot;, interp, &amp;quot;b&amp;quot;, interp2)&lt;/code&gt; both satisfy the invariant that&#10;&lt;code&gt;len(strings) == len(interpolations) + 1&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="_pytemplate_build-the-factory"&gt;&lt;code&gt;_PyTemplate_Build&lt;/code&gt;: the factory&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyTemplate_Build&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyTemplate_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Track&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Like &lt;code&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/code&gt;, this is the internal fast path used by the&#10;bytecode and by &lt;code&gt;template_new&lt;/code&gt; itself.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="iteration-templateiter"&gt;Iteration: &lt;code&gt;TemplateIter&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;Template.__iter__&lt;/code&gt; returns a GC-tracked &lt;code&gt;templateiterobject&lt;/code&gt; that alternates&#10;between the &lt;code&gt;strings&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;interpolations&lt;/code&gt; iterators, skipping empty strings&#10;that result from adjacent interpolations:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stringsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;from_strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;templateiterobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;templateiter_next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateiterobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;templateiterobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;from_strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyIter_Next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stringsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;from_strings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; 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&lt;span class="nf"&gt;PyIter_Next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;from_strings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyIter_Next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;from_strings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;from_strings&lt;/code&gt; flag starts at &lt;code&gt;1&lt;/code&gt;, so iteration begins with a string. When&#10;that string is empty (which happens between two interpolations), it is&#10;replaced by the next interpolation and the flag is reset so the following&#10;string is consumed next. This yields the familiar &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt;&#10;alternation produced by &lt;code&gt;for part in template:&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;template_iter&lt;/code&gt; constructs the iterator and obtains iterators over both&#10;tuples:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;templateobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateiterobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;templateiterobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyTemplateIter_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stringsiter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetIter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationsiter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetIter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;iter&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stringsiter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;iter&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolationsiter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationsiter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;iter&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;from_strings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Track&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="concatenation"&gt;Concatenation&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;Template&lt;/code&gt; supports &lt;code&gt;+&lt;/code&gt; via &lt;code&gt;tp_as_sequence.sq_concat&lt;/code&gt;. When both operands are&#10;exact &lt;code&gt;Template&lt;/code&gt; instances, their strings and interpolations are concatenated,&#10;merging the boundary strings:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_strings_concat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;left&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;right&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;left_stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;left&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;left_laststring&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;left&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;left_stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;right_stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;right&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;right_firststring&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;right&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;concat&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Concat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;left_laststring&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;right_firststring&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newstrings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;left_stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;right_stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// copy left[0..n-2], then concat, then right[1..]&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_concat_templates&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newstrings&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;template_strings_concat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newinterpolations&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySequence_Concat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newtemplate&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTemplate_Build&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newstrings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newinterpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyTemplate_Concat&lt;/code&gt; is the public entry point and rejects non-&lt;code&gt;Template&lt;/code&gt;&#10;operands with a &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="pickling"&gt;Pickling&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;Template.__reduce__&lt;/code&gt; delegates to &lt;code&gt;string.templatelib._template_unpickle&lt;/code&gt;,&#10;passing the two tuples:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mod&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyImport_ImportModule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;string.templatelib&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetAttrString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mod&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;_template_unpickle&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;templateobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BuildValue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;O(OO)&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The Python helper &lt;code&gt;_template_unpickle&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;Lib/string/templatelib.py&lt;/code&gt; zips the&#10;strings and interpolations back into the flat &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; argument&#10;list and calls &lt;code&gt;Template(*parts)&lt;/code&gt;, re-running the normalization in&#10;&lt;code&gt;template_new&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="from-source-to-object-the-compiler-and-bytecode"&gt;From source to object: the compiler and bytecode&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The parser produces a &lt;code&gt;TemplateStr&lt;/code&gt; expression node whose &lt;code&gt;values&lt;/code&gt; sequence&#10;contains &lt;code&gt;Constant&lt;/code&gt; (string) and &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; nodes. The compiler&amp;rsquo;s&#10;&lt;code&gt;codegen_template&lt;/code&gt; (in &lt;code&gt;Python/codegen.c&lt;/code&gt;) emits the strings as a tuple, the&#10;interpolations as a tuple, and then &lt;code&gt;BUILD_TEMPLATE&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/codegen.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value_count&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;asdl_seq_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;TemplateStr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;values&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Interpolation_kind&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last_was_interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;ADDOP_LOAD_CONST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;last_was_interpolation&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; 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&lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ADDOP_I&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;BUILD_TUPLE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stringslen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationslen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value_count&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;asdl_seq_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;TemplateStr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;values&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Interpolation_kind&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;expr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationslen&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ADDOP_I&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;BUILD_TUPLE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationslen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ADDOP&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;BUILD_TEMPLATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Each &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; node is compiled by &lt;code&gt;codegen_interpolation&lt;/code&gt;, which visits&#10;the value, loads the expression string constant, optionally visits the format&#10;spec, encodes the conversion into the oparg, and emits &lt;code&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/codegen.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;expr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ADDOP_LOAD_CONST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;expr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;switch&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;s&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;FVC_STR&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;r&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;FVC_REPR&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;a&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;FVC_ASCII&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;ADDOP_I&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The bytecode implementation consumes the stack and calls the C builders:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/bytecodes.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;inst&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;str_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;format_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;format_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;empty&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolation_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;str_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;format_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolation&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_FromPyObjectSteal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolation_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;inst&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;BUILD_TEMPLATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTemplate_Build&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolations_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_CLOSE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_CLOSE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;ERROR_IF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;template&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_FromPyObjectSteal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;template_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;oparg &amp;amp; 1&lt;/code&gt; bit of &lt;code&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/code&gt; indicates whether a format spec&#10;was supplied; the conversion is carried in the upper bits (&lt;code&gt;oparg &amp;gt;&amp;gt; 2&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout-and-gc"&gt;Memory layout and GC&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Both types are GC objects with &lt;code&gt;tp_traverse&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_clear&lt;/code&gt; visiting every owned&#10;reference:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/interpolationobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;interpolation_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;interpolationobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;interpolationobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;expression&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;conversion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format_spec&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/templateobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;template_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;templateobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;templateobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interpolations&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The iterator is also GC-tracked because it holds two iterators. All three use&#10;&lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt; as &lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt; and untrack themselves in &lt;code&gt;tp_dealloc&lt;/code&gt; before&#10;clearing.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The on-disk sizes are small: an &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; header plus&#10;four pointers, and a &lt;code&gt;Template&lt;/code&gt; is a header plus two pointers. Both are&#10;allocated through &lt;code&gt;PyObject_GC_New&lt;/code&gt;, so they participate in cyclic garbage&#10;collection like tuples and lists.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Template&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; are GC-tracked C types defined in&#10;&lt;code&gt;Objects/templateobject.c&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;Objects/interpolationobject.c&lt;/code&gt;, exported as&#10;&lt;code&gt;string.templatelib.Template&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;string.templatelib.Interpolation&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;An &lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; stores &lt;code&gt;value&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;expression&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;conversion&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;None&lt;/code&gt; or a&#10;one-char &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;), and &lt;code&gt;format_spec&lt;/code&gt;; &lt;code&gt;conversion&lt;/code&gt; is validated by&#10;&lt;code&gt;_conversion_converter&lt;/code&gt; in the public constructor and synthesized from&#10;&lt;code&gt;FVC_*&lt;/code&gt; constants by &lt;code&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/code&gt; on the bytecode path.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;A &lt;code&gt;Template&lt;/code&gt; stores &lt;code&gt;strings&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;interpolations&lt;/code&gt; tuples satisfying&#10;&lt;code&gt;len(strings) == len(interpolations) + 1&lt;/code&gt;; &lt;code&gt;template_new&lt;/code&gt; normalizes a flat&#10;argument list into that invariant.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Iteration alternates strings and interpolations, skipping empty boundary&#10;strings; concatenation merges the boundary strings.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The compiler emits &lt;code&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;BUILD_TEMPLATE&lt;/code&gt;, which call&#10;&lt;code&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;_PyTemplate_Build&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Both objects are GC-tracked with full traverse/clear support and support&#10;pickling via &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/templateobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyTemplate_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PyTemplateIter_Type&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;template_new&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PyTemplate_Build&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;template_iter&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;template_values_get&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_PyTemplate_Concat&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;template_reduce&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/interpolationobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyInterpolation_Type&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;interpolation_new_impl&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PyInterpolation_Build&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_PyInterpolation_InitTypes&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;interpolation_reduce&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_template.h&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Include/internal/pycore_interpolation.h&lt;/code&gt;&#10;&amp;ndash; type checks and builder declarations.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/codegen.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;codegen_template&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;codegen_interpolation&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/bytecodes.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;BUILD_INTERPOLATION&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;BUILD_TEMPLATE&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/string/templatelib.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_template_unpickle&lt;/code&gt; and the Python-level&#10;&lt;code&gt;Template&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Interpolation&lt;/code&gt; aliases.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/test/test_string/test_templatelib.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; test coverage.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements super() in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-super-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-super-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>super</category><category>mro</category><description>super in CPython 3.15: the superobject struct in Objects/typeobject.c, tp_descr_get binding, __thisclass__/__self__/__self_class__, MRO traversal in _PySuper_LookupDescr, attribute lookup in super_getattro/do_super_lookup, zero-argument super, and the LOAD_SUPER_ATTR bytecode fast path.</description><content:encoded>&lt;p&gt;&lt;code&gt;super()&lt;/code&gt; is the cooperative multiple-inheritance helper. In CPython it is&#10;not a special syntax node but an ordinary type, &lt;code&gt;PySuper_Type&lt;/code&gt;, defined in&#10;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt;, whose instances carry three pointers: the class&#10;that invoked &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt;, the object (or class) being searched, and the&#10;type of that object. Almost everything interesting &amp;ndash; MRO traversal,&#10;descriptor binding, zero-argument &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt; &amp;ndash; lives in that one file.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-superobject-struct"&gt;The &lt;code&gt;superobject&lt;/code&gt; struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* class invoking super() (__thisclass__) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* instance or class (__self__) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* type of obj (__self_class__) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The three fields are exposed read-only through &lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;super_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__thisclass__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__self__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__self_class__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;type&lt;/code&gt; is always a &lt;code&gt;PyTypeObject *&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;obj&lt;/code&gt; may be &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; (unbound&#10;&lt;code&gt;super(type)&lt;/code&gt; or class-level access) and &lt;code&gt;obj_type&lt;/code&gt; then is &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; too.&#10;&lt;code&gt;obj_type&lt;/code&gt; is the MRO we actually walk: for an instance it is&#10;&lt;code&gt;type(obj)&lt;/code&gt; (or &lt;code&gt;obj.__class__&lt;/code&gt;), for a class argument it is the class&#10;itself.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Lifecycle is ordinary GC-tracked:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;super_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;superobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_UNTRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;super_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;superobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-super_init_impl"&gt;Construction: &lt;code&gt;super_init_impl&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySuper_Type.tp_new&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyType_GenericNew&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;tp_init&lt;/code&gt; is&#10;&lt;code&gt;super_init&lt;/code&gt;, which delegates to &lt;code&gt;super_init_impl&lt;/code&gt;. The argument forms are&#10;&lt;code&gt;super()&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;super(type)&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;super(type, obj)&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;super_init_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;superobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* super() with no args: fill from __class__ and first local */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyThreadState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyThreadState_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyInterpreterFrame&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;frame&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyThreadState_GetFrame&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;super_init_without_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;frame&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_INCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XINCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;supercheck&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* validates + returns obj_type */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XSETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XSETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XSETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;supercheck&lt;/code&gt; is the gatekeeper. It returns the type whose MRO we walk:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;supercheck&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* class argument: super(type, cls) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyType_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_IsSubtype&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* instance argument: super(type, instance) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyType_IsSubtype&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* proxy case: obj.__class__ may differ from Py_TYPE(obj) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetOptionalAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_ID&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__class__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ok&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_IsSubtype&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ok&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* transfers the GetOptionalAttr ref */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class_attr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;raise&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;TypeError&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The proxy branch is what lets &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt; work with objects whose&#10;&lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; is overridden (e.g. proxies).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="zero-argument-super"&gt;Zero-argument &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;When called as &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt; inside a method, CPython needs &lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; and&#10;the first positional argument. &lt;code&gt;super_init_without_args&lt;/code&gt; pulls them out of&#10;the current frame: the first local (possibly a cell) is the instance, and&#10;the &lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; free variable is the class. This is the machinery behind&#10;the implicit &lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; cell the compiler creates for methods.&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;super_init_without_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyInterpreterFrame&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cframe&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;firstarg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;locals&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;array&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* instance or class */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* find the __class__ free var */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;co&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;co_nlocalsplus&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_Equal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_ID&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__class__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCell_GetRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cell&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type_p&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_p&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;firstarg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="super-as-a-descriptor-super_descr_get"&gt;&lt;code&gt;super&lt;/code&gt; as a descriptor: &lt;code&gt;super_descr_get&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySuper_Type.tp_descr_get = super_descr_get&lt;/code&gt;. So when &lt;code&gt;super&lt;/code&gt; is stored&#10;in a class body and accessed on an instance, it binds to that instance:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;super_descr_get&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;superobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* class-level access or already bound */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_IS_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySuper_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* subclass: delegate */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_CallFunctionObjArgs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;supercheck&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newobj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySuper_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySuper_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newobj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newobj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newobj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is why &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt; inside a method can be used unbound at class scope&#10;and bound on instance access.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="mro-traversal-_pysuper_lookupdescr"&gt;MRO traversal: &lt;code&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The core lookup skips everything up to and including &lt;code&gt;su-&amp;gt;type&lt;/code&gt; in the MRO&#10;of &lt;code&gt;su-&amp;gt;obj_type&lt;/code&gt;, then searches each following class&amp;rsquo;s &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mro&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;lookup_tp_mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* PyTuple of types */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* skip su-&amp;gt;type */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;do&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;lookup_tp_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyType_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyDict_GetItemRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* found or error */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Notes worth remembering:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;It looks in &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt; of each class, not via &lt;code&gt;tp_getattro&lt;/code&gt;, so it does&#10;not re-trigger descriptors on the super object or &lt;code&gt;__getattr__&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It uses &lt;code&gt;PyDict_GetItemRef&lt;/code&gt;, which returns a strong reference and&#10;distinguishes &amp;ldquo;not found&amp;rdquo; (0) from &amp;ldquo;error&amp;rdquo; (-1).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The MRO is pinned with a C-stack reference because &lt;code&gt;tp_mro&lt;/code&gt; can be&#10;replaced mid-lookup.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It returns the raw dict value. Descriptor binding happens in the caller.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="attribute-lookup-super_getattro-and-do_super_lookup"&gt;Attribute lookup: &lt;code&gt;super_getattro&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;do_super_lookup&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;super_getattro&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PySuper_Type.tp_getattro&lt;/code&gt;. It special-cases&#10;&lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; (so &lt;code&gt;super().__class__&lt;/code&gt; returns &lt;code&gt;super&lt;/code&gt;, not the instance&amp;rsquo;s&#10;class) and otherwise calls &lt;code&gt;do_super_lookup&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;super_getattro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;superobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_GET_LENGTH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;9&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_Equal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_ID&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;__class__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;do_super_lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;do_super_lookup&lt;/code&gt; is where the descriptor binding happens:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;do_super_lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;method&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;temp_su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;skip&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;method&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyType_HasFeature&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;method&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* method descriptor: caller handles binding */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;descrgetfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_descr_get&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* pass obj only in instance mode */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyErr_Occurred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;())&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;skip&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Fallback: build a temporary super() and use generic getattr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;superobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_Vectorcall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(...);&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;temp_su&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;temp_su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Two things to notice:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;When the found object&amp;rsquo;s type has &lt;code&gt;tp_descr_get&lt;/code&gt;, it is invoked with&#10;&lt;code&gt;(descriptor, instance_or_NULL, su_obj_type)&lt;/code&gt;. For class-mode super&#10;(&lt;code&gt;super(type, cls)&lt;/code&gt;), &lt;code&gt;su_obj == su_obj_type&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;obj&lt;/code&gt; is passed as&#10;&lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; &amp;ndash; the descriptor is invoked in class-level mode. For instance&#10;mode, the instance is passed, so functions become bound methods.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Method descriptors (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR&lt;/code&gt;) are returned raw and&#10;flagged via &lt;code&gt;*method&lt;/code&gt;, letting the bytecode layer avoid a second&#10;descriptor call and push &lt;code&gt;self&lt;/code&gt; alongside the attribute.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;skip&lt;/code&gt; fallback covers the unbound case (&lt;code&gt;super(type)&lt;/code&gt; with no object)&#10;and any path where no dict entry is found, by constructing a temporary&#10;super object and running generic attribute lookup (which can hit&#10;&lt;code&gt;__getattr__&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-c-api-and-bytecode-fast-path"&gt;The C API and bytecode fast path&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PySuper_Lookup&lt;/code&gt; wraps the whole thing for callers that do not hold a&#10;&lt;code&gt;superobject&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PySuper_Lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;method&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;supercheck&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;do_super_lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;method&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;su_obj_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The compiler lowers &lt;code&gt;super().attr&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;super().meth(...)&lt;/code&gt; to&#10;&lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR&lt;/code&gt;. The specialized &lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR_ATTR&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR_METHOD&lt;/code&gt; forms call &lt;code&gt;_PySuper_Lookup&lt;/code&gt; directly with the&#10;class and &lt;code&gt;self&lt;/code&gt; on the stack, skipping construction of a &lt;code&gt;super&lt;/code&gt; object&#10;entirely:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/bytecodes.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;inst&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;LOAD_SUPER_ATTR_ATTR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;attr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PySuper_Lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;class&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_LOAD_SUPER_ATTR_METHOD&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;attr_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PySuper_Lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cls&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_getattro&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;method_found_ptr&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;method_found&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self_or_null&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self_st&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* push self so caller can call attr(self, ...) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The JIT optimizer also uses &lt;code&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/code&gt; directly (via&#10;&lt;code&gt;lookup_super_attr&lt;/code&gt;) to cache the found descriptor when it is a method&#10;descriptor, which is what makes &lt;code&gt;super().method()&lt;/code&gt; in hot loops fast.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;super&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PySuper_Type&lt;/code&gt;, a GC-tracked type with &lt;code&gt;superobject&lt;/code&gt;&#10;(&lt;code&gt;type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;obj&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;obj_type&lt;/code&gt;) and read-only &lt;code&gt;__thisclass__&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;__self__&lt;/code&gt;/&#10;&lt;code&gt;__self_class__&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;supercheck&lt;/code&gt; validates the object and returns the MRO-bearing type,&#10;including a proxy-friendly &lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; fallback.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Zero-arg &lt;code&gt;super()&lt;/code&gt; extracts &lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt; and the first local from the&#10;current frame.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;super_descr_get&lt;/code&gt; binds an unbound &lt;code&gt;super&lt;/code&gt; to an instance by cloning&#10;the struct.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;MRO traversal in &lt;code&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/code&gt; starts after &lt;code&gt;su-&amp;gt;type&lt;/code&gt; and&#10;scans each later class&amp;rsquo;s &lt;code&gt;tp_dict&lt;/code&gt; with &lt;code&gt;PyDict_GetItemRef&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;do_super_lookup&lt;/code&gt; invokes &lt;code&gt;tp_descr_get&lt;/code&gt; on the found object, passing&#10;the instance only in instance mode, and flags method descriptors.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR&lt;/code&gt; bypasses &lt;code&gt;super&lt;/code&gt; object construction entirely via&#10;&lt;code&gt;_PySuper_Lookup&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;superobject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;super_init_impl&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;supercheck&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;super_descr_get&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;do_super_lookup&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;super_getattro&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_typeobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PySuper_Lookup&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_PySuper_LookupDescr&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/bytecodes.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR_ATTR&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;LOAD_SUPER_ATTR_METHOD&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/optimizer_analysis.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;lookup_super_attr&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/test/test_super.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; behavior and edge cases.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements structseq (PyStructSequence) in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-structseq-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-structseq-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>structseq</category><description>The PyStructSequence type, a tuple subclass with named fields: the visible/real size split for hidden attributes, tp_basicsize accounting, PyStructSequence_Desc initialization, attribute members, repr/reduce/__replace__, and how sys.version_info and os.stat_result are built, traced through CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &amp;ldquo;named tuples&amp;rdquo; at the C level are not &lt;code&gt;collections.namedtuple&lt;/code&gt; (that is a&#10;pure-Python factory). They are &lt;strong&gt;struct sequences&lt;/strong&gt;: a family of tuple subclasses&#10;whose instances behave like tuples for indexing, unpacking, and iteration, but&#10;also expose their elements as named attributes. &lt;code&gt;sys.version_info&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;os.stat_result&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;time.struct_time&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;os.uname_result&lt;/code&gt; are all struct&#10;sequences. In CPython the machinery lives in &lt;code&gt;Objects/structseq.c&lt;/code&gt; and is built&#10;around &lt;code&gt;PyStructSequence&lt;/code&gt;, which is literally an alias for &lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/structseq.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PyStructSequence_SET_ITEM PyStructSequence_SetItem&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PyStructSequence_GET_ITEM PyStructSequence_GetItem&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This article traces that implementation through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-idea-a-tuple-with-named-sometimes-hidden-fields"&gt;The idea: a tuple with named, sometimes hidden, fields&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A struct sequence type is described by a &lt;code&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/structseq.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Field&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Field&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Field&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_in_sequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* how many fields are visible as tuple items */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;fields&lt;/code&gt; array is NULL-terminated. &lt;code&gt;n_in_sequence&lt;/code&gt; says how many of those&#10;fields participate in the &lt;em&gt;sequence&lt;/em&gt; part (tuple length, indexing, unpacking);&#10;the rest are &amp;ldquo;hidden&amp;rdquo; fields reachable only as attributes. &lt;code&gt;os.stat_result&lt;/code&gt; is the&#10;canonical example: its first 10 fields form the tuple, while &lt;code&gt;st_atime&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;st_mtime&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;st_ctime&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;st_atime_ns&lt;/code&gt;, &amp;hellip; are extra attributes stored in the&#10;same object but not counted in &lt;code&gt;len()&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Modules/posixmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stat_result_desc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;os.stat_result&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stat_result__doc__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stat_result_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;10&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* n_in_sequence */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Fields can also be unnamed. &lt;code&gt;PyStructSequence_UnnamedField&lt;/code&gt; (the string&#10;&lt;code&gt;&amp;quot;unnamed field&amp;quot;&lt;/code&gt;) marks a slot that has an index but no attribute name; the&#10;first three time fields of &lt;code&gt;stat_result&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;st_atime&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s integer predecessor) use&#10;this. Unnamed fields count toward the sequence length but get no &lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt;&#10;entry.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="visible-size-vs-real-size"&gt;Visible size vs. real size&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Because hidden fields must not show up to Python code (&lt;code&gt;len()&lt;/code&gt;, indexing,&#10;iteration, unpacking), the object&amp;rsquo;s &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; is hacked to the &lt;em&gt;visible&lt;/em&gt; count,&#10;while the allocation still holds &lt;em&gt;all&lt;/em&gt; fields. Two macros capture this:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define VISIBLE_SIZE(op) Py_SIZE(op)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define REAL_SIZE(op) get_real_size((PyObject *)op)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;get_real_size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Compute the real size from the visible size (i.e., Py_SIZE()) and the&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// number of non-sequence fields accounted for in tp_basicsize.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hidden&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyStructSequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hidden&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The type&amp;rsquo;s &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt; is deliberately inflated to cover the hidden slots, so&#10;they live in the same contiguous &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; array but beyond &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_hidden&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n_in_sequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyStructSequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n_hidden&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_itemsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This mirrors the tuple layout: &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt; is the header plus the hidden&#10;slots (minus one, because &lt;code&gt;PyStructSequence&lt;/code&gt; already contains &lt;code&gt;ob_item[1]&lt;/code&gt;),&#10;and &lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt; is one slot. &lt;code&gt;PyObject_GC_NewVar(type, size)&lt;/code&gt; with &lt;code&gt;size = REAL_SIZE&lt;/code&gt; therefore allocates &lt;code&gt;visible + hidden&lt;/code&gt; slots, and then the size is&#10;rewritten to the visible count:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyStructSequence_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;REAL_SIZE_TP&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;vsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;VISIBLE_SIZE_TP&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_NewVar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyStructSequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_RESET_HASH_CACHE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Hack the size of the variable object, so invisible fields don&amp;#39;t appear&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; to Python code. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;vsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;len(os.stat_result(...)) == 10&lt;/code&gt; even though the object holds ~17 slots, and&#10;&lt;code&gt;tuple(os.stat_result(...))&lt;/code&gt; only yields the 10 visible ones. Indexing beyond&#10;the visible range is not exposed; hidden fields are attributes.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout"&gt;Memory layout&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;For a type with &lt;code&gt;V&lt;/code&gt; visible and &lt;code&gt;H&lt;/code&gt; hidden fields:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;+----------------------------------+ &amp;lt;- PyObject_GC_NewVar result&#10;| ob_refcnt |&#10;+----------------------------------+&#10;| *ob_type (&amp;amp;TheStructSeqType) |&#10;+----------------------------------+&#10;| ob_size (= V, &amp;#34;visible&amp;#34;) |&#10;+----------------------------------+&#10;| ob_hash (cached, from tuple) |&#10;+----------------------------------+&#10;| ob_item[0] (visible field 0) |&#10;| ... |&#10;| ob_item[V-1] (visible field V-1) |&#10;| ob_item[V] (hidden field 0) |&#10;| ... |&#10;| ob_item[V+H-1] (hidden field H-1)|&#10;+----------------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;H&lt;/code&gt; hidden slots are absorbed into &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; stays &lt;code&gt;V&lt;/code&gt;. The&#10;hash cache (&lt;code&gt;ob_hash&lt;/code&gt;) is inherited from &lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt; and reset on creation&#10;via &lt;code&gt;_PyTuple_RESET_HASH_CACHE&lt;/code&gt;, which is why struct sequences hash like tuples&#10;over their visible fields.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="field-access-attributes-via-tp_members"&gt;Field access: attributes via &lt;code&gt;tp_members&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Named (non-unnamed) fields become &lt;code&gt;PyMemberDef&lt;/code&gt; entries whose offset points&#10;directly into &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;offset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyStructSequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/code&gt; (read-only object member) gives &lt;code&gt;obj.field&lt;/code&gt; returning a borrowed&#10;reference without calling a getter, and &lt;code&gt;Py_READONLY&lt;/code&gt; makes assignment raise&#10;&lt;code&gt;AttributeError&lt;/code&gt;. Unnamed fields are skipped, so they have no attribute. Because&#10;the offset is computed with the &lt;em&gt;real&lt;/em&gt; index &lt;code&gt;i&lt;/code&gt; (including unnamed fields&#10;before it), the member table stays aligned with &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyStructSequence_SetItem&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;GetItem&lt;/code&gt; are thin wrappers that cast to&#10;&lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt; and index &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; directly, with no refcount changes on set:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyStructSequence_SetItem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTupleObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tuple&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tuple&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// no incref; caller owns reference&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyStructSequence_GetItem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This matches the tuple convention: &lt;code&gt;PyTuple_SetItem&lt;/code&gt; steals a reference and is&#10;only safe on a uniquely referenced, not-yet-published object. Typical C usage is&#10;exactly that &amp;ndash; &lt;code&gt;PyStructSequence_New&lt;/code&gt; then &lt;code&gt;SET_ITEM&lt;/code&gt; for each slot, then&#10;&lt;code&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="type-creation"&gt;Type creation&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;There are two paths. Builtin static types (version_info, stat_result,&#10;struct_time) use &lt;code&gt;_PyStructSequence_InitBuiltinWithFlags&lt;/code&gt;, which fills in a&#10;pre-declared &lt;code&gt;PyTypeObject&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyStructSequence_InitBuiltinWithFlags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyInterpreterState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;initialize_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_unnamed_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;initialize_static_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_SetImmortal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyStaticType_InitBuiltin&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;initialize_structseq_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyType_GetDict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_unnamed_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;initialize_static_fields&lt;/code&gt; wires everything:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;initialize_static_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;structseq_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;structseq_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_doc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_base&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTuple_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// &amp;lt;-- tuple subclass&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;structseq_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// __reduce__, __replace__&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;structseq_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;structseq_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Setting &lt;code&gt;tp_base = &amp;amp;PyTuple_Type&lt;/code&gt; is what makes a struct sequence a tuple: it&#10;inherits tuple&amp;rsquo;s sequence protocol, hashing, comparison, &lt;code&gt;__getitem__&lt;/code&gt;,&#10;iteration, and &lt;code&gt;isinstance(x, tuple)&lt;/code&gt; is true. The type is also made immortal&#10;for builtins.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;For dynamically created types (e.g. via &lt;code&gt;PyStructSequence_NewType&lt;/code&gt;, used by&#10;extensions), &lt;code&gt;_PyStructSequence_NewType&lt;/code&gt; builds a heap type from a&#10;&lt;code&gt;PyType_Spec&lt;/code&gt; with &lt;code&gt;PyType_FromSpecWithBases(..., (PyObject *)&amp;amp;PyTuple_Type)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-type-dictionary-sizes-and-__match_args__"&gt;The type dictionary: sizes and &lt;code&gt;__match_args__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;initialize_structseq_dict&lt;/code&gt; stores three integer entries used at runtime by the&#10;&lt;code&gt;VISIBLE_SIZE_TP&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;REAL_SIZE_TP&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;UNNAMED_FIELDS_TP&lt;/code&gt; macros, plus&#10;&lt;code&gt;__match_args__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;SET_DICT_FROM_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;visible_length_key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n_in_sequence&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// &amp;#34;n_sequence_fields&amp;#34;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;SET_DICT_FROM_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;real_length_key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// &amp;#34;n_fields&amp;#34;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;SET_DICT_FROM_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unnamed_fields_key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_unnamed_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// &amp;#34;n_unnamed_fields&amp;#34;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__match_args__&lt;/code&gt; is built from the visible field names (skipping unnamed ones),&#10;resized with &lt;code&gt;_PyTuple_Resize&lt;/code&gt;, and stored under &lt;code&gt;&amp;quot;__match_args__&amp;quot;&lt;/code&gt;. This is&#10;what enables &lt;code&gt;match obj: case sys.version_info(major=3, ...)&lt;/code&gt; style patterns and&#10;positional match args.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-from-python-structseq_new"&gt;Construction from Python: &lt;code&gt;structseq_new&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt; accepts a sequence (and optional dict of field-name overrides):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;structseq_new_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;It validates that &lt;code&gt;len(arg)&lt;/code&gt; is between &lt;code&gt;min_len&lt;/code&gt; (visible) and &lt;code&gt;max_len&lt;/code&gt;&#10;(real), copies the first &lt;code&gt;len&lt;/code&gt; items, then fills the remaining slots from&#10;&lt;code&gt;dict&lt;/code&gt; (by field name) or &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;. This allows partial construction such as&#10;&lt;code&gt;os.stat_result((mode, ino, dev, nlink, uid, gid, size, atime, mtime, ctime), {'st_atime_ns': ...})&lt;/code&gt;. After filling, it calls&#10;&lt;code&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="gc-traverse-and-dealloc"&gt;GC: traverse and dealloc&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Because hidden fields are in &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; too, both must iterate over &lt;code&gt;REAL_SIZE&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;structseq_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;REAL_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;structseq_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;REAL_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// cannot use type dict: GC may have cleared it&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyType_HasFeature&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HEAPTYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note the comment in &lt;code&gt;structseq_dealloc&lt;/code&gt;: &lt;code&gt;REAL_SIZE_TP()&lt;/code&gt; cannot be used during&#10;dealloc because the GC may have already cleared the type&amp;rsquo;s &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;; instead&#10;&lt;code&gt;REAL_SIZE(op)&lt;/code&gt; recomputes the hidden count from &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt;, which survives.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="repr-reduce-and-__replace__"&gt;repr, reduce, and &lt;code&gt;__replace__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;structseq_repr&lt;/code&gt; writes &lt;code&gt;typename(field=value, ...)&lt;/code&gt; using only the visible&#10;fields:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;VISIBLE_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_utf8&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;typ&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteUTF8&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name_utf8&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStructSequence_GetItem&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteRepr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;structseq_reduce&lt;/code&gt; returns &lt;code&gt;(type, (visible_tuple, hidden_dict))&lt;/code&gt;, so&#10;pickling/reconstruction round-trips through &lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;tup&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_FromArray&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_visible_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_visible_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n_unnamed_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;].&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_SetItemString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_BuildValue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;(O(OO))&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__replace__&lt;/code&gt; (PEP 73? functional update) creates a copy and applies keyword&#10;overrides; it is disabled for types with unnamed fields:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/structseq.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n_unnamed_fields&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__replace__() is not supported for %.500s &amp;#34;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;because it has unnamed field(s)&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="why-it-is-namedtuple-like"&gt;Why it is &amp;ldquo;namedtuple-like&amp;rdquo;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;From Python&amp;rsquo;s perspective a struct sequence is a tuple subclass instance:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;isinstance(sys.version_info, tuple)&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;len()&lt;/code&gt;, indexing, slicing, iteration, unpacking, comparison, and hashing&#10;all come from &lt;code&gt;PyTuple_Type&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Elements are also attributes: &lt;code&gt;sys.version_info.major&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;stat.st_mode&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;repr&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;typename(field=value, ...)&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It supports &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__replace__&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The difference from &lt;code&gt;collections.namedtuple&lt;/code&gt; is that struct sequences are defined&#10;in C via a descriptor, store hidden (non-sequence) fields, and are immutable&#10;tuple subclasses whose slots are raw &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt; in one allocation. Named tuples&#10;created in Python are also tuple subclasses, but generated dynamically with&#10;&lt;code&gt;_make&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_asdict&lt;/code&gt;, etc., and have no hidden fields.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="example-sysversion_info"&gt;Example: &lt;code&gt;sys.version_info&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/sysmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Field&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;version_info_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;major&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Major release number&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;minor&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Minor release number&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;micro&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Patch release number&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;releaselevel&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;#39;alpha&amp;#39;, &amp;#39;beta&amp;#39;, &amp;#39;candidate&amp;#39;, or &amp;#39;final&amp;#39;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;serial&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Serial release number&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;version_info_desc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;sys.version_info&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;version_info__doc__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;version_info_fields&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;5&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* n_in_sequence: all 5 are visible */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;make_version_info&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyThreadState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;version_info&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;version_info&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStructSequence_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;VersionInfoType&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStructSequence_SET_ITEM&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;version_info&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pos&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_FromLong&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PY_MAJOR_VERSION&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Here &lt;code&gt;n_in_sequence == 5 == n_members&lt;/code&gt;, so there are no hidden fields; the type&#10;is a plain named 5-tuple. The type is initialized at interpreter startup with&#10;&lt;code&gt;ENSURE_INFO_TYPE(VersionInfoType, version_info_desc)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyStructSequence&lt;/code&gt; is just &lt;code&gt;PyTupleObject&lt;/code&gt;; struct sequences are tuple&#10;subclasses (&lt;code&gt;tp_base = &amp;amp;PyTuple_Type&lt;/code&gt;), gaining all tuple behavior.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Fields are stored in the same embedded &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; array as a tuple.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;n_in_sequence&lt;/code&gt; visible fields are exposed via &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt;; hidden fields are&#10;absorbed into &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt;, so they live in &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt; beyond &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; and&#10;are invisible to &lt;code&gt;len&lt;/code&gt;/indexing.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Named fields become read-only &lt;code&gt;PyMemberDef&lt;/code&gt; entries pointing into &lt;code&gt;ob_item&lt;/code&gt;;&#10;unnamed fields (&lt;code&gt;PyStructSequence_UnnamedField&lt;/code&gt;) have no attribute.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Types are described by &lt;code&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/code&gt; and initialized either as&#10;static builtins (&lt;code&gt;_PyStructSequence_InitBuiltinWithFlags&lt;/code&gt;) or heap types&#10;(&lt;code&gt;PyStructSequence_NewType&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The type dict stores &lt;code&gt;n_sequence_fields&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;n_fields&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;n_unnamed_fields&lt;/code&gt;,&#10;and &lt;code&gt;__match_args__&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyStructSequence_SetItem&lt;/code&gt; stores without incref (like tuple); creation is&#10;&lt;code&gt;New&lt;/code&gt; + &lt;code&gt;SET_ITEM&lt;/code&gt; + &lt;code&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;GC traverse/dealloc use &lt;code&gt;REAL_SIZE&lt;/code&gt; (not the visible size) to visit all slots.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;__replace__&lt;/code&gt; operate over visible (and hidden, for&#10;reduce) fields.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/structseq.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/structseq.h&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Include/cpython/structseq.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PyStructSequence_Desc&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PyStructSequence&lt;/code&gt; alias, API.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/sysmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;sys.version_info&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/posixmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;os.stat_result&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;os.statvfs_result&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/timemodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;time.struct_time&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/tupleobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; the underlying tuple implementation.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements str (Unicode) in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-str-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-str-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>str</category><category>unicode</category><description>The PyUnicodeObject struct, PEP 393 flexible 1/2/4-byte representations, compact vs. legacy strings, ASCII optimization, hashing, interning, and memory layout traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; is a sequence of Unicode code points. In CPython that is&#10;implemented by &lt;code&gt;PyUnicodeObject&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;Objects/unicodeobject.c&lt;/code&gt;, using the&#10;&amp;ldquo;flexible string representation&amp;rdquo; from PEP 393: each string stores its&#10;characters in the smallest width that can hold its largest code point (1, 2,&#10;or 4 bytes per character), and the struct itself changes shape depending on&#10;whether the string is ASCII and whether it is &amp;ldquo;compact&amp;rdquo;. This article traces&#10;the representation and the hot paths through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-structs"&gt;The object structs&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every string is at least a &lt;code&gt;PyASCIIObject&lt;/code&gt;. Non-ASCII compact strings add a&#10;UTF-8 cache header (&lt;code&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/code&gt;), and subclasses add a data&#10;pointer (&lt;code&gt;PyUnicodeObject&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/unicodeobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Number of code points */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Hash value; -1 if not set */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_ALIGNED_DEF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyUnicodeObject_state&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;state&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyASCIIObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyASCIIObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;utf8_length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* bytes in utf8, excluding NUL */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;utf8&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* cached UTF-8 (null-terminated) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;union&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;any&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_UCS1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;latin1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_UCS2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ucs2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_UCS4&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ucs4&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;data&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Canonical buffer (legacy only) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicodeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;state&lt;/code&gt; bitfield carries everything CPython needs to know about the&#10;string without inspecting the data:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/unicodeobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyUnicodeObject_state&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;interned&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* 0 not interned .. 3 static */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;kind&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* 1, 2, or 4 bytes per char */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;compact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* one block vs. two */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;ascii&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* all chars &amp;lt; 128 */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;statically_allocated&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;kind&lt;/code&gt; is one of &lt;code&gt;PyUnicode_1BYTE_KIND&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyUnicode_2BYTE_KIND&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PyUnicode_4BYTE_KIND&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;interned&lt;/code&gt; distinguishes not-interned, mortal&#10;interned, immortal interned, and immortal+statically-allocated interned.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="flexible-representations-pep-393"&gt;Flexible representations (PEP 393)&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Instead of always storing 4 bytes per character (the old &lt;code&gt;Py_UNICODE&lt;/code&gt;&#10;representation), CPython picks the narrowest width that fits the string&amp;rsquo;s&#10;maximum code point:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;maxchar &amp;lt; 128&lt;/code&gt; -&amp;gt; 1 byte, ASCII&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;maxchar &amp;lt; 256&lt;/code&gt; -&amp;gt; 1 byte (latin1)&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;maxchar &amp;lt; 65536&lt;/code&gt; -&amp;gt; 2 bytes (BMP)&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;otherwise -&amp;gt; 4 bytes (full range up to U+10FFFF)&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;This is decided once, at allocation time, by &lt;code&gt;PyUnicode_New&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unicodeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_UCS4&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;maxchar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;is_ascii&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;struct_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;maxchar&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;128&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_1BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;char_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;is_ascii&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;struct_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyASCIIObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;maxchar&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;256&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_1BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;char_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;maxchar&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;65536&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_2BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;char_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_4BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;char_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Malloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;struct_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;char_size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_LENGTH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_HASH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_STATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;).&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interned&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_STATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;).&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_STATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;).&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;compact&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_STATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;).&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ascii&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;is_ascii&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;+1&lt;/code&gt; in the allocation leaves room for a trailing NUL, so the data can&#10;be handed to C APIs as a null-terminated buffer. &lt;code&gt;PyUnicode_DATA(op)&lt;/code&gt; returns&#10;a pointer just past the struct; &lt;code&gt;PyUnicode_READ(kind, data, i)&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;PyUnicode_WRITE(kind, data, i, ch)&lt;/code&gt; index into it. Because &lt;code&gt;kind&lt;/code&gt; is stored&#10;in the object, code can switch on width without changing the API.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="compact-vs-legacy"&gt;Compact vs. legacy&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A string is &lt;strong&gt;compact&lt;/strong&gt; when the character buffer lives in the same&#10;allocation as the struct (&lt;code&gt;compact == 1&lt;/code&gt;). &lt;code&gt;PyUnicode_New&lt;/code&gt; always produces&#10;compact strings, and the data pointer is computed by walking past the struct:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/unicodeobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_COMPACT_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_IS_ASCII&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_STATIC_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyASCIIObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_STATIC_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyCompactUnicodeObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Legacy&lt;/strong&gt; strings (&lt;code&gt;compact == 0&lt;/code&gt;) are used by subclasses of &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;: they&#10;keep a separate &lt;code&gt;data.any&lt;/code&gt; pointer (&lt;code&gt;PyUnicodeObject.data&lt;/code&gt;) allocated with&#10;&lt;code&gt;PyMem_Malloc&lt;/code&gt;, because the subclass may have a different layout or size.&#10;&lt;code&gt;unicode_dealloc&lt;/code&gt; frees that second block when present:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unicodeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_HAS_UTF8_MEMORY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_UTF8&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_IS_COMPACT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_DATA_ANY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_DATA_ANY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So compact strings are one &lt;code&gt;PyObject_Malloc&lt;/code&gt; (and one free) for both header&#10;and data; legacy strings are two.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="ascii-optimization"&gt;ASCII optimization&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;ASCII strings are the overwhelmingly common case, so CPython gives them a&#10;dedicated, smaller struct (&lt;code&gt;PyASCIIObject&lt;/code&gt; instead of&#10;&lt;code&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/code&gt;): no &lt;code&gt;utf8&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;utf8_length&lt;/code&gt; fields are needed because&#10;for ASCII the canonical 1-byte data &lt;em&gt;is&lt;/em&gt; the UTF-8 representation. The&#10;&lt;code&gt;ascii&lt;/code&gt; flag records this, and &lt;code&gt;_PyUnicode_COMPACT_DATA&lt;/code&gt; uses the smaller&#10;offset. Latin-1 characters (U+0080..U+00FF) still use 1 byte per character&#10;but are not ASCII and carry the UTF-8 cache fields.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;There is also a singleton for every Latin-1 code point, used as a fast path&#10;for single-character strings:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_global_strings.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _Py_LATIN1_CHR(CH) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; ((CH) &amp;lt; 128 \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; ? (PyObject*)&amp;amp;_Py_SINGLETON(strings).ascii[(CH)] \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; : (PyObject*)&amp;amp;_Py_SINGLETON(strings).latin1[(CH) - 128])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;intern_common&lt;/code&gt; (below) collapses any length-1 1-byte string to&#10;&lt;code&gt;LATIN1(ch)&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;&amp;quot;a&amp;quot;&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;chr(97)&lt;/code&gt; are the same object.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="utf-8-caching"&gt;UTF-8 caching&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;For non-ASCII strings the UTF-8 representation is computed lazily and cached&#10;in &lt;code&gt;utf8&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;utf8_length&lt;/code&gt; (inside &lt;code&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/code&gt;). ASCII strings do&#10;not need a cache because their 1-byte data is already valid UTF-8, so&#10;&lt;code&gt;PyUnicode_AsUTF8&lt;/code&gt; returns the data pointer directly. &lt;code&gt;_PyUnicode_HAS_UTF8_MEMORY&lt;/code&gt;&#10;tracks whether the cache owns a separate allocation that must be freed on&#10;dealloc (see above).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="hashing"&gt;Hashing&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The hash is cached in &lt;code&gt;ob_hash&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;-1&lt;/code&gt; means &amp;ldquo;not computed yet&amp;rdquo;). &lt;code&gt;unicode_hash&lt;/code&gt;&#10;first checks the cache, then hashes the raw character buffer:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unicodeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;unicode_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_HASH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_HashBuffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_GET_LENGTH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_SET_HASH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because the buffer is contiguous bytes in canonical form, hashing is just&#10;hashing &lt;code&gt;length * kind&lt;/code&gt; bytes &amp;ndash; the same bytes as the UTF-8 for ASCII, which&#10;is why ASCII &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; hashes match the equivalent &lt;code&gt;bytes&lt;/code&gt; hash. The result is&#10;stored back so subsequent lookups are O(1).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="interning"&gt;Interning&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Interning deduplicates strings and is central to attribute/identifier lookup.&#10;CPython keeps two caches: a process-wide hashtable (&lt;code&gt;INTERNED_STRINGS&lt;/code&gt;) for&#10;statically allocated strings, and a per-interpreter &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt; for runtime ones.&#10;&lt;code&gt;intern_common&lt;/code&gt; is the shared implementation:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unicodeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;intern_common&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyInterpreterState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;bool&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;immortalize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Is it already interned? */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;switch&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_CHECK_INTERNED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* if it&amp;#39;s a short string, get the singleton */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_GET_LENGTH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_1BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;LATIN1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Look in the global cache now. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_hashtable_get&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;INTERNED_STRINGS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Do a setdefault on the per-interpreter cache. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interned&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;get_interned_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_SetDefaultRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interned&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* NOT_INTERNED -&amp;gt; INTERNED_MORTAL: the two dict references&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; (key and value) are not counted in ob_refcnt. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_IsImmortal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_STATE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;).&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;interned&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;SSTATE_INTERNED_MORTAL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;immortalize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;immortalize_interned&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Key details: the interned dict holds two references (key and value) that are&#10;&lt;em&gt;not&lt;/em&gt; counted in &lt;code&gt;ob_refcnt&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;unicode_dealloc&lt;/code&gt; restores the count before&#10;popping; immortal interned strings are promoted via &lt;code&gt;immortalize_interned&lt;/code&gt;,&#10;which sets the immortal flag and the &lt;code&gt;SSTATE_INTERNED_IMMORTAL&lt;/code&gt; state. Empty&#10;strings come from the immortal &lt;code&gt;_Py_STR(empty)&lt;/code&gt; singleton.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="building-strings-pyunicodewriter"&gt;Building strings: PyUnicodeWriter&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; is immutable, constructing one incrementally is awkward. CPython&#10;provides &lt;code&gt;PyUnicodeWriter&lt;/code&gt;, which keeps a mutable buffer and grows it:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/unicodeobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAPI_FUNC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_Create&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAPI_FUNC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteChar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_UCS4&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ch&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAPI_FUNC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_WriteStr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAPI_FUNC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicodeWriter_Finish&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyUnicodeWriter&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;writer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Internally this is backed by a &lt;code&gt;_PyUnicodeWriter&lt;/code&gt; struct holding &lt;code&gt;buffer&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;data&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;kind&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;maxchar&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;size&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;pos&lt;/code&gt;, plus &lt;code&gt;min_length&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;min_char&lt;/code&gt; and&#10;an &lt;code&gt;overallocate&lt;/code&gt; flag. &lt;code&gt;_PyUnicodeWriter_Prepare&lt;/code&gt; grows the buffer only when&#10;needed and upgrades &lt;code&gt;kind&lt;/code&gt; (1 -&amp;gt; 2 -&amp;gt; 4 bytes) if a larger character is&#10;written, reallocating the whole buffer. &lt;code&gt;Finish&lt;/code&gt; returns the resulting&#10;immutable &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; (and clears the writer). This is the path used by &lt;code&gt;str.join&lt;/code&gt;,&#10;formatting, and decoding.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="conversion-to-and-from-utf-8"&gt;Conversion to and from UTF-8&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyUnicode_FromString&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;PyUnicode_FromStringAndSize&lt;/code&gt; decode UTF-8 into the&#10;narrowest kind; &lt;code&gt;PyUnicode_AsUTF8AndSize&lt;/code&gt; encodes (and caches) UTF-8. For&#10;ASCII inputs the kind stays 1 byte and no transcoding beyond validation is&#10;needed; for higher code points the encoder chooses 2/4 bytes and the decoder&#10;validates UTF-8 sequences. Surrogate pairs are not combined: Python strings&#10;are sequences of code points, so lone surrogates remain as individual&#10;characters (useful for round-tripping Windows file names).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="operations"&gt;Operations&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Reading is a typed, unchecked index into the canonical buffer:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/unicodeobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_UCS4&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_READ_CHAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_1BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_1BYTE_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kind&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyUnicode_2BYTE_KIND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_2BYTE_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_4BYTE_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;unicode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Mutation is gated: &lt;code&gt;_PyUnicode_IsModifiable&lt;/code&gt; checks that the object is compact,&#10;exact &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;, not interned, and has refcount 1; otherwise &lt;code&gt;PyUnicode_CopyCharacters&lt;/code&gt;&#10;allocates a fresh destination. &lt;code&gt;PyUnicode_CopyCharacters&lt;/code&gt; also performs kind&#10;conversion when the destination is wider than the source, and falls back to&#10;&lt;code&gt;memcpy&lt;/code&gt; when both sides share the same kind. Most &amp;ldquo;operations&amp;rdquo; on strings&#10;(slicing, concatenation, case conversion, &lt;code&gt;replace&lt;/code&gt;) therefore allocate a new&#10;&lt;code&gt;PyUnicode_New&lt;/code&gt; and copy converted code points into it, choosing the smallest&#10;kind that fits the result&amp;rsquo;s maximum character. This is why &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; is immutable&#10;from Python&amp;rsquo;s point of view even though the C buffer is writable during&#10;construction.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="concatenation-and-repetition"&gt;Concatenation and repetition&lt;/h3&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyUnicode_Concat&lt;/code&gt; handles the empty-string fast paths (&lt;code&gt;_PyUnicode_GetEmpty&lt;/code&gt;),&#10;then allocates a result of &lt;code&gt;len(a)+len(b)&lt;/code&gt; and copies both halves with&#10;&lt;code&gt;PyUnicode_CopyCharacters&lt;/code&gt;, upgrading kind to fit the wider of the two inputs.&#10;&lt;code&gt;PyUnicode_Repeat&lt;/code&gt; does the same with a loop, overallocating slightly and&#10;trimming. Neither ever mutates its inputs.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="comparison"&gt;Comparison&lt;/h3&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;unicode_compare_eq&lt;/code&gt; first compares length and (for ASCII) pointer equality,&#10;then does a &lt;code&gt;memcmp&lt;/code&gt;-style byte comparison over the canonical buffers when&#10;kinds match; otherwise it falls back to code-point comparison. Because the&#10;canonical representation is unique for a given string, two equal strings of&#10;the same kind compare in O(n) bytes with no per-character branching. Ordering&#10;(&lt;code&gt;str.__lt__&lt;/code&gt;) compares code points lexicographically after the same kind&#10;normalization.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="identifiers-and-the-global-string-table"&gt;Identifiers and the global string table&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;CPython pre-creates a large table of interned strings (identifiers, literals,&#10;single characters) in &lt;code&gt;Include/internal/pycore_global_strings.h&lt;/code&gt;, exposed via&#10;&lt;code&gt;_Py_STR(name)&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;_Py_ID(name)&lt;/code&gt;. These are statically allocated and marked&#10;&lt;code&gt;SSTATE_INTERNED_IMMORTAL_STATIC&lt;/code&gt;, so they are shared across interpreters and&#10;never freed. Attribute and variable name lookups hit this table first (via&#10;&lt;code&gt;_Py_hashtable_get(INTERNED_STRINGS, ...)&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;intern_common&lt;/code&gt;), which is why&#10;&lt;code&gt;obj.attr&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;globals[&amp;quot;name&amp;quot;]&lt;/code&gt; are fast: the name is already an interned&#10;singleton.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout"&gt;Memory layout&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Compact ASCII string (single allocation, smallest case):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;+-------------------------------+ &amp;lt;- PyObject_Malloc&#10;| ob_refcnt |&#10;+-------------------------------+&#10;| *ob_type (&amp;amp;PyUnicode_Type) |&#10;+-------------------------------+&#10;| length |&#10;+-------------------------------+&#10;| hash (-1 until computed) |&#10;+-------------------------------+&#10;| state (interned/kind/compact/ |&#10;| ascii/statically_alloc) |&#10;+-------------------------------+&#10;| data[0] (Py_UCS1, ASCII) |&#10;| data[1] |&#10;| ... |&#10;| data[size] = &amp;#39;\0&amp;#39; |&#10;+-------------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Compact non-ASCII adds &lt;code&gt;utf8_length&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;utf8&lt;/code&gt; between the header and data;&#10;legacy (subclass) strings instead store &lt;code&gt;data.any&lt;/code&gt; pointing at a separately&#10;allocated buffer. For an ASCII string there is no second block and no separate&#10;UTF-8 cache &amp;ndash; the data &lt;em&gt;is&lt;/em&gt; the UTF-8.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;str&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; whose layout is &lt;code&gt;PyASCIIObject&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;PyCompactUnicodeObject&lt;/code&gt;&#10;/ &lt;code&gt;PyUnicodeObject&lt;/code&gt; depending on ASCII-ness and compactness.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;PEP 393 stores characters in the narrowest of 1/2/4 bytes per code point,&#10;chosen at allocation from &lt;code&gt;maxchar&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Compact strings put header and data in one &lt;code&gt;PyObject_Malloc&lt;/code&gt; block; legacy&#10;(subclass) strings use a second block for data.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;ASCII strings get the smallest struct and share data with their UTF-8 form;&#10;single-character Latin-1 strings are immortal singletons.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Hashing caches in &lt;code&gt;ob_hash&lt;/code&gt; and hashes the raw canonical buffer; interning&#10;deduplicates via a global hashtable plus a per-interpreter dict, with&#10;immortal promotion.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/unicodeobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; allocation, hashing, interning, dealloc.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/unicodeobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; structs, state bitfield, access macros.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_global_strings.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; Latin-1/ASCII singletons.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements slice in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-slice-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-slice-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>slice</category><description>slice as a GC-tracked object with PyObject *start/stop/step, freelist, PySlice_Unpack, PySlice_AdjustIndices, and _PySlice_GetLongIndices traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;slice&lt;/code&gt; is the object produced by &lt;code&gt;a[0:10:2]&lt;/code&gt; and by &lt;code&gt;slice(0, 10, 2)&lt;/code&gt;.&#10;In CPython it is implemented in &lt;code&gt;Objects/sliceobject.c&lt;/code&gt; as a small GC-tracked&#10;struct holding three arbitrary Python objects (&lt;code&gt;start&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;stop&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;step&lt;/code&gt;), where&#10;&lt;code&gt;None&lt;/code&gt; (i.e. &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt;) stands for &amp;ldquo;omitted&amp;rdquo;. The same file also owns the&#10;immortal &lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt; singleton. This article traces that implementation through&#10;the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-pysliceobject"&gt;The object: &lt;code&gt;PySliceObject&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The public (limited-API) layout is defined in &lt;code&gt;Include/cpython/sliceobject.h&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/sliceobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* not NULL */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Three invariants follow from this:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;The three fields are &lt;strong&gt;never NULL&lt;/strong&gt;. An omitted bound is stored as &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt;,&#10;which is why &lt;code&gt;slice(5)&lt;/code&gt; produces &lt;code&gt;slice(None, 5, None)&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;They are &lt;strong&gt;arbitrary Python objects&lt;/strong&gt;. They need not be integers; anything&#10;with &lt;code&gt;__index__&lt;/code&gt; is accepted later, when the slice is actually applied.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PySlice_Check(op)&lt;/code&gt; is an exact type check (&lt;code&gt;Py_IS_TYPE((op), &amp;amp;PySlice_Type)&lt;/code&gt;),&#10;so a subclass of &lt;code&gt;slice&lt;/code&gt; is not a slice for C-level fast paths.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySlice_Type.tp_basicsize&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;sizeof(PySliceObject)&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt; is 0,&#10;so the object is fixed-size. It is GC-tracked (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt;) because&#10;it owns three references.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-and-the-freelist"&gt;Construction and the freelist&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;slice_new&lt;/code&gt; (the &lt;code&gt;tp_new&lt;/code&gt;) accepts 1 to 3 positional arguments and swaps&#10;&lt;code&gt;start&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; to mirror &lt;code&gt;range()&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s calling convention:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;slice_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyArg_NoKeywords&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;slice&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyArg_UnpackTuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;slice&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* This swapping of stop and start is to maintain similarity with range(). */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySlice_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySlice_New&lt;/code&gt; normalizes NULLs to &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt; and delegates to&#10;&lt;code&gt;_PyBuildSlice_Consume2&lt;/code&gt;, which pops from a tiny per-interpreter freelist&#10;before falling back to &lt;code&gt;PyObject_GC_New&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyBuildSlice_Consume2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_FREELIST_POP&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;slices&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySlice_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Notes:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;start&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; are &lt;strong&gt;consumed&lt;/strong&gt; (their refcounts are taken over); &lt;code&gt;step&lt;/code&gt;&#10;is re-referenced via &lt;code&gt;Py_NewRef&lt;/code&gt;. This asymmetry is why the bytecode&#10;&lt;code&gt;BUILD_SLICE&lt;/code&gt; calls &lt;code&gt;PySlice_New(start_o, stop_o, step_o)&lt;/code&gt; with borrowed&#10;references, while &lt;code&gt;_PyBuildSlice_ConsumeRefs&lt;/code&gt; (used by &lt;code&gt;STORE_SLICE&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;_STORE_SLICE&lt;/code&gt;) steals &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; to avoid extra refcount churn.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The freelist holds at most &lt;code&gt;Py_slices_MAXFREELIST&lt;/code&gt; (1) entry, so it is&#10;essentially a single-slot cache; &lt;code&gt;slice_dealloc&lt;/code&gt; returns the object to it&#10;via &lt;code&gt;_Py_FREELIST_FREE(slices, r, PyObject_GC_Del)&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PySlice_FromIndices&lt;/code&gt; is a convenience constructor used when C code already&#10;has &lt;code&gt;Py_ssize_t&lt;/code&gt; bounds and wants a slice object:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PySlice_FromIndices&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;istart&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;istop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;end&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slice&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_FromSsize_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;istart&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;slice&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySlice_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;end&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* step defaults to None -&amp;gt; 1 */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="build_slice-in-the-bytecode"&gt;&lt;code&gt;BUILD_SLICE&lt;/code&gt; in the bytecode&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The compiler emits &lt;code&gt;BUILD_SLICE&lt;/code&gt; for subscript expressions like &lt;code&gt;a[i:j:k]&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/bytecodes.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;inst&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;BUILD_SLICE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;slice&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oparg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_AsPyObjectBorrow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;])&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slice_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySlice_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;DECREF_INPUTS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;ERROR_IF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slice_o&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;slice&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_FromPyObjectStealMortal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slice_o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;oparg&lt;/code&gt; is 2 or 3 depending on whether a step was given, and &lt;code&gt;None&lt;/code&gt; is pushed&#10;for omitted bounds, so &lt;code&gt;PySlice_New&lt;/code&gt; always receives non-NULL values.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="unpacking-a-slice-pyslice_unpack"&gt;Unpacking a slice: &lt;code&gt;PySlice_Unpack&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Before a slice can be applied, its three &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt; fields must be turned&#10;into &lt;code&gt;Py_ssize_t&lt;/code&gt; values. &lt;code&gt;PySlice_Unpack&lt;/code&gt; does this, treating &lt;code&gt;None&lt;/code&gt; as a&#10;sentinel and clamping/boosting to &lt;code&gt;PY_SSIZE_T_MIN&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySlice_Unpack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;slice step cannot be zero&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Replace -PY_SSIZE_T_MAX-1 with -PY_SSIZE_T_MAX to guard against&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; later undefined behaviour from &amp;#34;step = -step&amp;#34; reversal. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;PY_SSIZE_T_MIN&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/code&gt; (in &lt;code&gt;Python/ceval.c&lt;/code&gt;) is the bridge from &amp;ldquo;Python object&amp;rdquo;&#10;to &amp;ldquo;C integer&amp;rdquo;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/ceval.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_IsNone&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* leaves *pi untouched */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyEval_SliceIndexNotNone&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyEval_SliceIndexNotNone&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyThreadState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyThreadState_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyLong_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyLong_IsCompact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyLongObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyLong_CompactValue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyLongObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyIndex_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_AsSsize_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* calls __index__ */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyErr_Occurred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;slice indices must be integers or have an __index__ method&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So an omitted bound becomes the extreme sentinel (&lt;code&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/code&gt; /&#10;&lt;code&gt;PY_SSIZE_T_MIN&lt;/code&gt;), and &lt;code&gt;__index__&lt;/code&gt; is honored for non-None values, with huge&#10;values silently clamped to &lt;code&gt;Py_ssize_t&lt;/code&gt; range. &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;-handling for &lt;code&gt;step&lt;/code&gt;&#10;defaults to &lt;code&gt;1&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The older &lt;code&gt;PySlice_GetIndices&lt;/code&gt; (deprecated in 3.7) is a simpler variant that&#10;requires &lt;code&gt;PyLong&lt;/code&gt; bounds and returns &lt;code&gt;-1&lt;/code&gt; on out-of-range; new code should use&#10;&lt;code&gt;PySlice_Unpack&lt;/code&gt; + &lt;code&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="adjusting-indices-pyslice_adjustindices"&gt;Adjusting indices: &lt;code&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;After unpacking, the raw &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; (which may be negative, or the extreme&#10;sentinels) must be clamped to &lt;code&gt;[0, length]&lt;/code&gt; (or the reverse range for a&#10;negative step). &lt;code&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/code&gt; does this and returns the slice&#10;length:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The logic is:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ol&gt;&#10;&lt;li&gt;Negative &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; are taken relative to &lt;code&gt;length&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;i += length&lt;/code&gt;), then&#10;clamped to the appropriate boundary (&lt;code&gt;0&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;length&lt;/code&gt; for forward steps,&#10;&lt;code&gt;-1&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;length-1&lt;/code&gt; for backward steps).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Out-of-range positive values are clamped to the same boundaries.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The returned count is the number of elements the slice covers, computed&#10;with integer division so that a partial final step is not counted.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ol&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySlice_GetIndicesEx&lt;/code&gt; is just the two steps glued together:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySlice_GetIndicesEx&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slicelength&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySlice_Unpack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slicelength&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="sliceindiceslen-the-python-facing-version"&gt;&lt;code&gt;slice.indices(len)&lt;/code&gt;: the Python-facing version&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;slice.indices(length)&lt;/code&gt; returns a tuple of fully-adjusted &lt;code&gt;(start, stop, step)&lt;/code&gt;&#10;integers. It is implemented by &lt;code&gt;_PySlice_GetLongIndices&lt;/code&gt;, which works in&#10;&lt;strong&gt;Python &lt;code&gt;int&lt;/code&gt; objects&lt;/strong&gt; (not &lt;code&gt;Py_ssize_t&lt;/code&gt;) so that huge values never overflow&#10;and out-of-bounds indices are clipped consistently:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PySlice_GetLongIndices&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySliceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start_ptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop_ptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step_ptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;upper&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step_is_negative&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp_result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Convert step to an integer; raise for zero step. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyLong_GetOne&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;step_is_negative&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;evaluate_slice_index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* calls __index__ */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;step_is_negative&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step_sign&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Bounds depend on step direction. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step_is_negative&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_FromLong&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1L&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;upper&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* length - 1 */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyLong_GetZero&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* 0 */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;upper&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* length */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Compute start: None -&amp;gt; upper/lower; else clamp to [lower, upper]. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step_is_negative&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;upper&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;evaluate_slice_index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyLong_IsNegative&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyLongObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tmp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* start += length */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tmp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp_result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_LT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp_result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lower&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp_result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;upper&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_GT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp_result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;upper&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* ... analogous block for stop ... */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start_ptr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop_ptr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step_ptr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The returned &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;stop&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;step&lt;/code&gt; are new references that the caller owns;&#10;&lt;code&gt;slice.indices&lt;/code&gt; packs them into a tuple via &lt;code&gt;Py_BuildValue(&amp;quot;(NNN)&amp;quot;, ...)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="equality-hashing-and-repr"&gt;Equality, hashing, and repr&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;slice_repr&lt;/code&gt; produces &lt;code&gt;slice(%R, %R, %R)&lt;/code&gt; from the three fields.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;slice_richcompare&lt;/code&gt; short-circuits identity (&lt;code&gt;v == w&lt;/code&gt;) to &lt;code&gt;True&lt;/code&gt; for&#10;&lt;code&gt;==&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;&amp;lt;=&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;&amp;gt;=&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;False&lt;/code&gt; otherwise; otherwise it packs both triples into&#10;tuples and delegates to &lt;code&gt;PyObject_RichCompare&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;slice_hash&lt;/code&gt; mixes the three field hashes with the same xxhash-style mixer&#10;used for tuples.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;slice_traverse&lt;/code&gt; visits all three fields for the GC.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="ellipsis"&gt;&lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The same file defines the immortal &lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt; singleton used for &lt;code&gt;...&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sliceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_EllipsisObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyEllipsis_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ellipsis_new&lt;/code&gt; rejects any arguments and returns &lt;code&gt;Py_Ellipsis&lt;/code&gt;, and&#10;&lt;code&gt;ellipsis_dealloc&lt;/code&gt; re-immortalizes the object as a guard. &lt;code&gt;Py_Ellipsis&lt;/code&gt; resolves&#10;to this struct (or to the immortal constant in the limited API).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout-summary"&gt;Memory layout summary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;PySliceObject&#10;+---------------------------+&#10;| ob_refcnt / ob_tid |&#10;+---------------------------+&#10;| *ob_type (&amp;amp;PySlice_Type) |&#10;+---------------------------+&#10;| *start (never NULL) | -&amp;gt; Py_None or any PyObject&#10;+---------------------------+&#10;| *stop (never NULL) |&#10;+---------------------------+&#10;| *step (never NULL) |&#10;+---------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Fixed size (&lt;code&gt;sizeof(PySliceObject)&lt;/code&gt;), GC-tracked, with a 1-slot freelist. The&#10;three fields are the only payload, which is why a slice is cheap to create and&#10;why &lt;code&gt;slice&lt;/code&gt; equality reduces to tuple equality of &lt;code&gt;(start, stop, step)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PySliceObject&lt;/code&gt; holds three non-NULL &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt; fields (&lt;code&gt;start&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;stop&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;step&lt;/code&gt;); omitted bounds are &lt;code&gt;Py_None&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Construction goes through &lt;code&gt;_PyBuildSlice_Consume2&lt;/code&gt;, which reuses a 1-slot&#10;freelist and tracks the object with the GC.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PySlice_Unpack&lt;/code&gt; converts the three fields to &lt;code&gt;Py_ssize_t&lt;/code&gt;, treating &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;&#10;as extreme sentinels and honoring &lt;code&gt;__index__&lt;/code&gt; via &lt;code&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/code&gt; clamps negative/out-of-range bounds and returns the&#10;number of elements covered.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;_PySlice_GetLongIndices&lt;/code&gt; is the Python-int (overflow-free) variant used by&#10;&lt;code&gt;slice.indices()&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;range&lt;/code&gt; slicing.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The &lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt; singleton lives in the same translation unit.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/sliceobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; type object, construction, unpacking, adjustment,&#10;&lt;code&gt;indices&lt;/code&gt;, hashing, GC traversal.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/sliceobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PySliceObject&lt;/code&gt; layout and the limited-API&#10;prototypes.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/sliceobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; public C API (&lt;code&gt;PySlice_New&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PySlice_GetIndices&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PySlice_Unpack&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PySlice_AdjustIndices&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/ceval.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyEval_SliceIndex&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;_PyEval_SliceIndexNotNone&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/bytecodes.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;BUILD_SLICE&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/test/test_slice.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; reference implementation and edge cases.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements SimpleNamespace in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-namespace-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-namespace-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>namespace</category><description>types.SimpleNamespace as the C type _PyNamespace_Type: the _PyNamespaceObject struct, its backing dict exposed as __dict__, tp_new/tp_init, generic attribute access, repr, equality, __reduce__, __replace__, GC, and the _PyNamespace_New helper traced through CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;types.SimpleNamespace&lt;/code&gt; looks like a tiny &amp;ldquo;bag of attributes&amp;rdquo;&#10;class, but in CPython 3.15 it is a real C type, &lt;code&gt;_PyNamespace_Type&lt;/code&gt;,&#10;defined in &lt;code&gt;Objects/namespaceobject.c&lt;/code&gt;. There is no separate attribute&#10;storage: every attribute lives in an ordinary &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt; that is also the&#10;object&amp;rsquo;s &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;. This article traces that implementation.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-struct"&gt;The struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The whole object is a &lt;code&gt;PyObject_HEAD&lt;/code&gt; plus one pointer:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;That single &lt;code&gt;ns_dict&lt;/code&gt; is the entire state. &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt; is not a separate&#10;property layered on top; it &lt;em&gt;is&lt;/em&gt; &lt;code&gt;ns_dict&lt;/code&gt;. This is exposed twice in the&#10;type table: once as a read-only member and once as &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__dict__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_T_OBJECT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c (in _PyNamespace_Type)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_dictoffset */&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt; points at &lt;code&gt;ns_dict&lt;/code&gt;, CPython&amp;rsquo;s generic machinery&#10;treats that slot as the instance dictionary. &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt; access through&#10;the member definition and through &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt; therefore return the&#10;same object, which keeps &lt;code&gt;obj.__dict__&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;vars(obj)&lt;/code&gt;, attribute access,&#10;and pickling all consistent.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-type-table"&gt;The type table&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyNamespace_Type&lt;/code&gt; is the C object behind &lt;code&gt;types.SimpleNamespace&lt;/code&gt;. Its&#10;important slots are:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespace_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;types.SimpleNamespace&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_name */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_basicsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_itemsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_dealloc */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_repr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_getattro */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericSetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_setattro */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_flags */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_traverse */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_clear */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_richcompare */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_methods */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_members */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_dictoffset */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_init */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyType_GenericAlloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_alloc */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;namespace_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_new */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_free */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Three choices matter. &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/code&gt; is set, so&#10;&lt;code&gt;SimpleNamespace&lt;/code&gt; can be subclassed (the doc example&#10;&lt;code&gt;class AdvancedNamespace(types.SimpleNamespace)&lt;/code&gt; works). &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt;&#10;is set because the instance holds references to arbitrary objects in its&#10;dict. Attribute access is delegated to &lt;code&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;PyObject_GenericSetAttr&lt;/code&gt;, which look things up in &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;; there is no&#10;custom &lt;code&gt;tp_getattr&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;tp_setattr&lt;/code&gt;, so the dict is the single source of&#10;truth.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The type is exported to Python from &lt;code&gt;Modules/_typesmodule.c&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Modules/_typesmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;EXPORT_STATIC_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;SimpleNamespace&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespace_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;and, in a build without the C extension, &lt;code&gt;Lib/types.py&lt;/code&gt; falls back to&#10;&lt;code&gt;SimpleNamespace = type(sys.implementation)&lt;/code&gt;, since &lt;code&gt;sys.implementation&lt;/code&gt;&#10;is itself a SimpleNamespace.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="allocation-and-initialization"&gt;Allocation and initialization&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;namespace_new&lt;/code&gt; allocates the object and immediately creates an empty dict:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;namespace_init&lt;/code&gt; implements the documented constructor signature&#10;&lt;code&gt;SimpleNamespace(mapping_or_iterable=(), /, **kwargs)&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyNamespace_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyArg_UnpackTuple&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyType_Name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyDict_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_CallOneArg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDict_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;err&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyArg_ValidateKeywordArguments&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_Update&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;err&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyArg_ValidateKeywordArguments&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_Update&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;A positional argument is either used directly (if it is exactly a dict)&#10;or converted with &lt;code&gt;dict(arg)&lt;/code&gt;; every key must be a string, enforced by&#10;&lt;code&gt;PyArg_ValidateKeywordArguments&lt;/code&gt;. Then &lt;code&gt;PyDict_Update&lt;/code&gt; merges it into&#10;&lt;code&gt;ns_dict&lt;/code&gt;, and keyword arguments are merged the same way. Because the&#10;backing store is a normal dict, insertion order is preserved and drives&#10;the repr order.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="repr"&gt;Repr&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The repr walks the dict&amp;rsquo;s keys in insertion order and formats each as&#10;&lt;code&gt;key=value!r&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;keys&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_Keys&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyIter_Next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;keys_iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_GET_LENGTH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;has_key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_GetItemRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;has_key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromFormat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;%U=%R&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;has_key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;loop_error&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromFormat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;%s(%S)&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pairsrepr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The name is &lt;code&gt;&amp;quot;namespace&amp;quot;&lt;/code&gt; for an exact &lt;code&gt;_PyNamespace_Type&lt;/code&gt; instance and&#10;&lt;code&gt;Py_TYPE(ns)-&amp;gt;tp_name&lt;/code&gt; for subclasses, so a subclass repr uses its own&#10;class name. &lt;code&gt;PyDict_GetItemRef&lt;/code&gt; (rather than the older&#10;&lt;code&gt;PyDict_GetItemWithError&lt;/code&gt;) is used so the borrowed reference is safely&#10;converted to an owned one before formatting, which is what fixed a crash&#10;in 3.15 when the dict mutated during repr.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="equality"&gt;Equality&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Equality compares the backing dicts directly, but only for &lt;code&gt;==&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;!=&lt;/code&gt; and&#10;only when both operands are namespace objects:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_TypeCheck&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespace_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_TypeCheck&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespace_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;For any other comparison operator (or non-namespace operand) it returns&#10;&lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt;, letting Python fall back to identity comparison or raise&#10;&lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;. The &lt;code&gt;op == Py_EQ || op == Py_NE&lt;/code&gt; guard avoids passing an&#10;ordering operator to &lt;code&gt;dict.__eq__&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="pickling-and-copying"&gt;Pickling and copying&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt; returns a three-tuple &lt;code&gt;(type, (), ns_dict)&lt;/code&gt;, which makes&#10;unpickling call &lt;code&gt;type()&lt;/code&gt; and then update its dict from the third element:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ignored&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyTuple_Pack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__replace__&lt;/code&gt;, used by &lt;code&gt;copy.replace&lt;/code&gt;, allocates a new instance of the&#10;same type, copies the old dict in, then applies the keyword overrides:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_replace&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyArg_NoPositional&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__replace__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_CallNoArgs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyNamespace_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;expect %N type, but %T() returned &amp;#39;%T&amp;#39; object&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespace_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyDict_Update&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; 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&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyDict_Update&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;_PyNamespace_Check(result)&lt;/code&gt; guard matters because &lt;code&gt;Py_TYPE(self)&lt;/code&gt;&#10;could be a subclass whose &lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;__init__&lt;/code&gt; returns something that is&#10;not a namespace; without it the subsequent cast of &lt;code&gt;result&lt;/code&gt; would be&#10;undefined behavior. This guard was added in 3.15.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="gc-clear-and-dealloc"&gt;GC, clear, and dealloc&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;ns_dict&lt;/code&gt; can reference arbitrary objects (including cycles), the&#10;type participates in the cyclic GC:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyNamespace_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyNamespace_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_CLEAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;namespace_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyNamespace_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_UnTrack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_CLEAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;, matching &lt;code&gt;tp_alloc = PyType_GenericAlloc&lt;/code&gt;&#10;for a GC-tracked type.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-internal-helper"&gt;The internal helper&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;CPython itself creates SimpleNamespaces in many places (module specs,&#10;&lt;code&gt;sys.implementation&lt;/code&gt;, interpreter configs, instrumentation events, etc.)&#10;through a small helper that skips &lt;code&gt;__init__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/namespaceobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyNamespace_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;namespace_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespace_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyDict_Update&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNamespaceObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ns&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;It calls &lt;code&gt;namespace_new&lt;/code&gt; directly (allocating and creating the empty dict)&#10;and then merges &lt;code&gt;kwds&lt;/code&gt;. Passing &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; yields an empty namespace. This is&#10;the function exported by &lt;code&gt;Include/internal/pycore_namespace.h&lt;/code&gt; and used by&#10;&lt;code&gt;import.c&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sysmodule.c&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;timemodule.c&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_interpretersmodule.c&lt;/code&gt;, and&#10;others.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="summary"&gt;Summary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;types.SimpleNamespace&lt;/code&gt; is deliberately minimal: a &lt;code&gt;PyObject_HEAD&lt;/code&gt; plus a&#10;dict. Attribute access, &lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt;, GC, and instance dictionary handling&#10;are all inherited from CPython&amp;rsquo;s generic object machinery, while the type&#10;supplies allocation, initialization from a mapping/iterable plus kwargs,&#10;repr, equality, pickling, and &lt;code&gt;__replace__&lt;/code&gt;. Every attribute is just a&#10;key in &lt;code&gt;ns_dict&lt;/code&gt;, which is why &lt;code&gt;SimpleNamespace&lt;/code&gt; behaves like a&#10;mutable, attribute-accessible dict.&lt;/p&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements set and frozenset in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-set-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-set-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>set</category><description>The PySetObject struct shared by set and frozenset, the open-addressing hash table, dummy entries for deletion, resizing and rehashing, add/discard/pop, and frozenset's cached hash and immutability, traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;set&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;frozenset&lt;/code&gt; share a single implementation: an open-addressing&#10;hash table keyed only by element. In CPython that is &lt;code&gt;PySetObject&lt;/code&gt; in&#10;&lt;code&gt;Objects/setobject.c&lt;/code&gt;. This article traces the representation and the hot&#10;paths through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Both types use the same struct (there is no &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; field; the logical size&#10;is &lt;code&gt;used&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/setobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Cached hash code of the key */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Number active and dummy entries */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Number active entries */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* table size - 1 (power of two) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* never NULL */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Only used by frozenset objects */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;finger&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Search finger for pop() */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;smalltable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySet_MINSIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* PySet_MINSIZE == 8 */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;fill&lt;/code&gt; counts active plus deleted (&amp;ldquo;dummy&amp;rdquo;) slots; &lt;code&gt;used&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;len(set)&lt;/code&gt;.&#10;&lt;code&gt;mask&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;size - 1&lt;/code&gt;, so the table has &lt;code&gt;mask + 1&lt;/code&gt; slots and is always a&#10;power of two. &lt;code&gt;table&lt;/code&gt; is never NULL: small sets live in the inline&#10;&lt;code&gt;smalltable&lt;/code&gt;, large sets in a &lt;code&gt;PyMem_NEW&lt;/code&gt;&amp;rsquo;d array. This avoids repeated&#10;null tests on every lookup.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="three-entry-states"&gt;Three entry states&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every slot is in one of three states, distinguished by &lt;code&gt;key&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;hash&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/setobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt;/* 1. Unused: key == NULL and hash == 0&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; 2. Dummy: key == dummy and hash == -1&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; 3. Active: key != NULL and key != dummy and hash != -1 */&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;dummy&lt;/code&gt; is a single process-wide sentinel object (&lt;code&gt;&amp;amp;_dummy_struct&lt;/code&gt;), so a&#10;deleted slot can be told apart from an unused one without consuming a real&#10;key. Unused slots terminate searches; dummies are &amp;ldquo;holes&amp;rdquo; that an insertion&#10;may reuse but that a search must keep walking past.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="probing-linear-then-randomized"&gt;Probing: linear then randomized&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Lookups use open addressing with a hybrid probe sequence (Knuth Algorithm D,&#10;as in &lt;code&gt;dictobject.c&lt;/code&gt;): &lt;code&gt;LINEAR_PROBES&lt;/code&gt; (9) consecutive slots first for cache&#10;locality, then a pseudo-random jump:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define LINEAR_PROBES 9&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PERTURB_SHIFT 5&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_do_lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;epp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;compare_func&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;compare_entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;perturb&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;probes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;probes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;LINEAR_PROBES&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;LINEAR_PROBES&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;do&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;compare_entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;SET_LOOKKEY_NO_MATCH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;SET_LOOKKEY_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* unused slot */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;SET_LOOKKEY_NO_MATCH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* not found */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;epp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* found / error */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;probes&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;perturb&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PERTURB_SHIFT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;5&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;perturb&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The initial index is &lt;code&gt;hash &amp;amp; mask&lt;/code&gt;; consecutive probes walk memory linearly,&#10;then the congruential step scatters to break collision chains. Unused slots&#10;(&lt;code&gt;key == NULL &amp;amp;&amp;amp; hash == 0&lt;/code&gt;) stop a failing search; dummies do not.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="adding-an-element"&gt;Adding an element&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;set_add_entry_takeref&lt;/code&gt; walks the probe sequence looking for either an&#10;active match (return without taking ownership again) or a slot to fill:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_add_entry_takeref&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;probes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;LINEAR_PROBES&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;LINEAR_PROBES&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;do&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;found_unused_or_dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* unused */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* compare; on match goto found_active */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* dummy slot */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;freeslot&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* remember first dummy */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;probes&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;perturb&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PERTURB_SHIFT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;5&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;perturb&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;found_unused_or_dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;freeslot&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;found_unused&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* reuse the dummy slot */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;freeslot&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;freeslot&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;found_unused&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;5&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_table_resize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;50000&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Two details matter. First, a dummy slot encountered during the walk is&#10;remembered as &lt;code&gt;freeslot&lt;/code&gt; and reused in preference to extending &lt;code&gt;fill&lt;/code&gt; &amp;ndash; this&#10;is how deletions are recycled. Second, the load-factor check&#10;&lt;code&gt;fill*5 &amp;lt; mask*3&lt;/code&gt; is roughly a 60% load factor (fill &amp;lt; 0.6 * size); when&#10;exceeded, the table grows. The growth factor is 4x for small sets&#10;(&lt;code&gt;used &amp;lt;= 50000&lt;/code&gt;) and 2x for large ones, an amortization choice.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="deleting-turning-active-into-dummy"&gt;Deleting: turning active into dummy&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Discard does not clear the slot; it converts it to a dummy so that probe&#10;chains for other keys remain intact:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_discard_entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;old_key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_lookkey&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;SET_LOOKKEY_NO_MATCH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;DISCARD_NOTFOUND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;old_key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;old_key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;DISCARD_FOUND&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;fill&lt;/code&gt; is unchanged (the slot is still occupied, now by a dummy), so only&#10;&lt;code&gt;used&lt;/code&gt; drops. Over many deletions &lt;code&gt;fill&lt;/code&gt; can reach &lt;code&gt;size&lt;/code&gt;, at which point&#10;even failed searches need a resize to recreate a virgin slot.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="resizing-and-rehashing"&gt;Resizing and rehashing&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;set_table_resize&lt;/code&gt; allocates a new table and reinserts every active key via&#10;&lt;code&gt;set_insert_clean&lt;/code&gt; (which assumes absence and never calls back into Python):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_table_resize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;minused&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySet_MINSIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;minused&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;is_oldtable_malloced&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;smalltable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySet_MINSIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;smalltable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* No dummies: nothing to do. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* rebuild in place to purge dummies */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;memcpy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;small_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;small_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;small_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_NEW&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;setentry&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_zero_table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;newmask&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldmask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_insert_clean&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newmask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldmask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_insert_clean&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newmask&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_PTR_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;newtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;is_oldtable_malloced&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;free_entries&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;oldtable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;SET_IS_SHARED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Three things to note. New size is the smallest power of two strictly greater&#10;than &lt;code&gt;minused&lt;/code&gt;. When shrinking to &lt;code&gt;PySet_MINSIZE&lt;/code&gt; with no dummies, it is a&#10;no-op. Dummies are dropped during reinsertion, so &lt;code&gt;fill&lt;/code&gt; becomes &lt;code&gt;used&lt;/code&gt;&#10;again. The old array is freed with QSBR-delayed free on free-threaded builds&#10;when the set is shared, so concurrent readers do not use-after-free.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Clearing empties the set before decref&amp;rsquo;ing keys, to survive re-entrancy from&#10;&lt;code&gt;__del__&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_clear_internal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table_is_malloced&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_empty_to_minsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* swap to smalltable first */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;memcpy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;small_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;small_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;small_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_empty_to_minsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table_is_malloced&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;free_entries&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;oldsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;SET_IS_SHARED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="construction"&gt;Construction&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;New sets start with the inline small table and no allocation:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;make_new_set_untracked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iterable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyType_AllocNoTrack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fill&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;used&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mask&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySet_MINSIZE&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* 7 */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;table&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;smalltable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;finger&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;iterable&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_update_local&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;iterable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* fills via set_add_entry */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySet_New&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;PyFrozenSet_New&lt;/code&gt; wrap this with GC tracking; &lt;code&gt;frozenset(f)&lt;/code&gt; on&#10;an exact frozenset is idempotent (returns the same object).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="frozenset-immutability-and-cached-hash"&gt;frozenset: immutability and cached hash&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A frozenset uses the identical table; immutability is enforced at the API&#10;level (&lt;code&gt;PySet_Type&lt;/code&gt; has mutable methods, &lt;code&gt;PyFrozenSet_Type&lt;/code&gt; does not), with&#10;one deliberate exception: &lt;code&gt;PySet_Add&lt;/code&gt; may mutate a frozenset that is&#10;&lt;em&gt;uniquely referenced&lt;/em&gt;, to allow filling freshly-built frozensets before they&#10;escape:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySet_Add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySet_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyFrozenSet_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_IsUniquelyReferenced&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyFrozenSet_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_IsTracked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_IsTracked&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;set_add_key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;anyset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_BadInternalCall&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySet_Type.tp_hash&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyObject_HashNotImplemented&lt;/code&gt; (sets are unhashable),&#10;while &lt;code&gt;PyFrozenSet_Type.tp_hash&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;frozenset_hash&lt;/code&gt;, which caches its result&#10;in &lt;code&gt;so-&amp;gt;hash&lt;/code&gt; (initialized to &lt;code&gt;-1&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;frozenset_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySetObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PySet_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_LOAD_SSIZE_RELAXED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_LOAD_SSIZE_ACQUIRE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_uhash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;frozenset_hash_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_ATOMIC_STORE_SSIZE_RELEASE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;so&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The hash is order-independent: it XORs a shuffled version of every slot&amp;rsquo;s&#10;cached &lt;code&gt;hash&lt;/code&gt; (including null and dummy slots), then corrects for their&#10;counts, mixes in the active count, and finalizes. Because frozensets are&#10;immutable, the cached value never goes stale.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Frozensets also try to drop GC tracking when none of their elements are&#10;GC-tracked (&lt;code&gt;_PyFrozenSet_MaybeUntrack&lt;/code&gt;), saving traversal cost.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="pop-and-the-finger"&gt;pop() and the finger&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;set.pop()&lt;/code&gt; removes an arbitrary element. To avoid always scanning from slot 0&#10;it keeps a &lt;code&gt;finger&lt;/code&gt; index and searches forward, wrapping around:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/setobject.c (abridged)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySet_Pop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;set&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* find next active entry starting at finger */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;entry&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dummy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;advance&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* convert to dummy, decrement used, return key */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;(Exact implementation advances &lt;code&gt;so-&amp;gt;finger&lt;/code&gt; and wraps at &lt;code&gt;mask&lt;/code&gt;.)&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="popiteration-summary"&gt;pop/iteration summary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Iteration (&lt;code&gt;set_iter&lt;/code&gt;) walks the table slots in order, skipping null and&#10;dummy entries; the iterator holds a reference to the set and checks for&#10;mutation (&lt;code&gt;SET_LOOKKEY_CHANGED&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;set&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;frozenset&lt;/code&gt; share &lt;code&gt;PySetObject&lt;/code&gt;: &lt;code&gt;fill&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;used&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;mask&lt;/code&gt;, a&#10;&lt;code&gt;table&lt;/code&gt; pointer, an inline 8-slot &lt;code&gt;smalltable&lt;/code&gt;, and (for frozensets) a&#10;cached &lt;code&gt;hash&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Storage is an open-addressing hash table with three slot states; deletes&#10;become dummies to preserve probe chains.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Probing does 9 linear probes then a pseudo-random jump; load factor ~60%;&#10;growth is 4x then 2x.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Resizing reinserts active keys and drops dummies; clearing empties first.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Frozensets are immutable by API but &lt;code&gt;PySet_Add&lt;/code&gt; may fill a uniquely&#10;referenced one; their hash is computed once and cached.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/setobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/setobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PySetObject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;setentry&lt;/code&gt;, entry states.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/dictobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; the sibling open-addressing implementation.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements Sentinel in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-sentinel-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-sentinel-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>sentinel</category><description>The sentinel builtin type in CPython 3.15: sentinelobject.c, the sentinelobject struct, caller-based module detection, GC tracking, copy/pickle semantics, union support, and the PySentinel C API.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python 3.15 adds a &lt;code&gt;sentinel&lt;/code&gt; builtin (PEP 661) for creating unique sentinel&#10;values such as &lt;code&gt;MISSING&lt;/code&gt; or &lt;code&gt;UNSET&lt;/code&gt;. Unlike &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt;, and&#10;&lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt;, these are not process-wide singletons: every call to&#10;&lt;code&gt;sentinel(...)&lt;/code&gt; allocates a new, distinct object. Each one carries a name, a&#10;module, and an optional repr, and is tracked by the garbage collector. The&#10;whole implementation lives in &lt;code&gt;Objects/sentinelobject.c&lt;/code&gt;. This article traces&#10;it through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-struct-sentinelobject"&gt;The struct: &lt;code&gt;sentinelobject&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A sentinel is a small GC object with three owned references:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;name&lt;/code&gt; is the &lt;code&gt;__name__&lt;/code&gt; (a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;, or a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; subclass).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;module&lt;/code&gt; is the &lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt;, usually inferred from the caller.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;repr&lt;/code&gt; is an optional custom repr string; when it is &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;repr()&lt;/code&gt; falls&#10;back to &lt;code&gt;name&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The cast macro is exact, because the type does not allow subclasses:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define sentinelobject_CAST(op) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; (assert(PySentinel_Check(op)), _Py_CAST(sentinelobject *, (op)))&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="the-type-pysentinel_type"&gt;The type: &lt;code&gt;PySentinel_Type&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PySentinel_Type&lt;/code&gt; is a GC, immutable type. It is not a base type, so&#10;subclassing is rejected:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySentinel_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;sentinel&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_number&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sentinel_as_number&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericHash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_getattro&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_doc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_clear&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_BaseObject_RichCompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_members&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_free&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Key points:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt; is set because &lt;code&gt;name&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;module&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;repr&lt;/code&gt; can&#10;participate in reference cycles (for example a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; subclass that stores&#10;the sentinel).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/code&gt; makes the type object itself immutable.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/code&gt; is &lt;strong&gt;not&lt;/strong&gt; set, so &lt;code&gt;class Sub(sentinel)&lt;/code&gt; raises&#10;&lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_richcompare&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;_Py_BaseObject_RichCompare&lt;/code&gt;, so equality is identity:&#10;a sentinel equals itself and nothing else.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_hash&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyObject_GenericHash&lt;/code&gt;, i.e. identity-based hashing.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_as_number.nb_or&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt;, which is what makes&#10;&lt;code&gt;sentinel | int&lt;/code&gt; (and &lt;code&gt;int | sentinel&lt;/code&gt;) work in type expressions.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The type is registered in the interpreter&amp;rsquo;s type table (&lt;code&gt;Objects/object.c&lt;/code&gt;)&#10;and exposed as a builtin:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/bltinmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;SETBUILTIN&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;sentinel&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySentinel_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The header exposes the check macros, which are exact checks because subclasses&#10;are impossible:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/cpython/sentinelobject.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PySentinel_CheckExact(op) Py_IS_TYPE((op), &amp;amp;PySentinel_Type)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PySentinel_Check(op) PySentinel_CheckExact(op)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-sentinel_new"&gt;Construction: &lt;code&gt;sentinel_new&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The clinic-generated &lt;code&gt;sentinel_new&lt;/code&gt; accepts a positional-only &lt;code&gt;name&lt;/code&gt; (which&#10;must be a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; or subclass) and a keyword-only &lt;code&gt;repr&lt;/code&gt; (default &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_new_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyArg_BadArgument&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;sentinel&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;argument &amp;#39;repr&amp;#39;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;str or None&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;caller&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;sentinel_new_with_module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;module&lt;/code&gt; is not passed by the user. Instead, &lt;code&gt;caller()&lt;/code&gt; inspects the&#10;current execution frame and returns the module of the function that is&#10;currently running:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;caller&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyInterpreterFrame&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyThreadState_GET&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;current_frame&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyStackRef_IsNull&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f_funcobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyErr_Occurred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;());&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyFunctionObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyFrame_GetFunction&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyFunction_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyFunction_GetModule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyErr_Occurred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;());&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is why a module-level &lt;code&gt;MISSING = sentinel(&amp;quot;MISSING&amp;quot;)&lt;/code&gt; automatically gets&#10;&lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt; set to that module&amp;rsquo;s name, which is what makes the value&#10;picklable later. At top level with no current function, &lt;code&gt;caller()&lt;/code&gt; returns&#10;&lt;code&gt;None&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Allocation itself is ordinary GC allocation, followed by tracking:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_new_with_module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XNewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note that &lt;code&gt;module&lt;/code&gt; is always stored (even when it is &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;), and &lt;code&gt;repr&lt;/code&gt; is&#10;stored only when provided.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-c-api-pysentinel_new"&gt;The C API: &lt;code&gt;PySentinel_New&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;For C extensions, &lt;code&gt;PySentinel_New&lt;/code&gt; builds a sentinel without going through&#10;the Python-level caller machinery. The caller supplies the module name (or&#10;&lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; for &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;) and the repr (or &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; for &amp;ldquo;use the name&amp;rdquo;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PySentinel_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;repr_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;module_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_None&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module_obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sentinel&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;sentinel_new_with_module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PySentinel_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;module_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;repr_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr_obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The returned object is a new reference owned by the caller.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="garbage-collection-lifecycle"&gt;Garbage collection lifecycle&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Because a sentinel owns references, it participates in the cyclic GC:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;sentinelobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;sentinelobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_CLEAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_CLEAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_CLEAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_UNTRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;, matching &lt;code&gt;PyObject_GC_New&lt;/code&gt;. The traverse/clear&#10;pair is what lets the test suite create a &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; subclass that points back at&#10;the sentinel and still collect both objects once they become unreachable.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="attributes-__name__-and-__module__"&gt;Attributes: &lt;code&gt;__name__&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The two attributes are exposed as members rather than computed properties:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemberDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_members&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__name__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_READONLY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__module__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_T_OBJECT_EX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;__name__&lt;/code&gt; is read-only: assigning or deleting it raises &lt;code&gt;AttributeError&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt; is read/write and deletable. Deleting it sets the underlying&#10;pointer to &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;; a subsequent read raises &lt;code&gt;AttributeError&lt;/code&gt; rather than&#10;returning &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The type itself (&lt;code&gt;sentinel&lt;/code&gt;) rejects attribute assignment entirely, because&#10;it is immutable (&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_IMMUTABLETYPE&lt;/code&gt; and no &lt;code&gt;tp_setattro&lt;/code&gt; override&#10;that allows it). Hence &lt;code&gt;sentinel.attribute = ...&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_getattro&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/code&gt;, so normal attribute lookup&#10;(including the methods below) works.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="repr"&gt;Repr&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;sentinelobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_str&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;0&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;str()&lt;/code&gt; falls back to &lt;code&gt;repr()&lt;/code&gt;. A custom &lt;code&gt;repr=&amp;quot;custom&amp;quot;&lt;/code&gt;&#10;therefore affects both &lt;code&gt;repr()&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;str()&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="copy-deepcopy-and-equality"&gt;Copy, deepcopy, and equality&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Sentinels are identity objects: copying returns the same instance, and equality&#10;is identity:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ignored&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_deepcopy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;memo&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c (methods table)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMethodDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__copy__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_copy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;METH_NOARGS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__deepcopy__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_deepcopy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;METH_O&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__reduce__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;METH_NOARGS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;tp_richcompare&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;_Py_BaseObject_RichCompare&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;s == s&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;&#10;and &lt;code&gt;s == other&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;False&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;copy.copy&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;copy.deepcopy&lt;/code&gt; return the same&#10;object (&lt;code&gt;assertIs(copy.copy(s), s)&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="pickling-__reduce__"&gt;Pickling: &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sentinel_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ignored&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinelobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;sentinelobject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt; returns the &lt;code&gt;name&lt;/code&gt; string. Pickle interprets a string result as&#10;a global name lookup: it imports &lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt; and fetches the attribute named&#10;&lt;code&gt;name&lt;/code&gt;. Therefore a sentinel pickles successfully only when it is reachable as&#10;an attribute of an importable module under exactly that name. A dynamically&#10;created &lt;code&gt;sentinel(&amp;quot;MISSING&amp;quot;)&lt;/code&gt; that is not stored anywhere is not picklable and&#10;raises &lt;code&gt;PicklingError&lt;/code&gt;. This matches the C API documentation: for pickling to&#10;work, &lt;code&gt;module_name&lt;/code&gt; must name an importable module and the sentinel must be&#10;accessible from it.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="union-types-sentinel--x"&gt;Union types: &lt;code&gt;sentinel | X&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;sentinel&lt;/code&gt; overrides &lt;code&gt;nb_or&lt;/code&gt; so it can appear in &lt;code&gt;X | Y&lt;/code&gt; type expressions:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/sentinelobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyNumberMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sentinel_as_number&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nb_or&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_union_type_or&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt; (in &lt;code&gt;Objects/unionobject.c&lt;/code&gt;) only proceeds when both&#10;operands are &amp;ldquo;unionable&amp;rdquo;, and a sentinel is explicitly in that set:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/unionobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_unionable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_None&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PySentinel_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyGenericAlias_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyUnion_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_IS_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyTypeAlias_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;missing | int&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;int | missing&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;missing | None&lt;/code&gt;, and&#10;&lt;code&gt;missing | list[int]&lt;/code&gt; all build a &lt;code&gt;types.UnionType&lt;/code&gt;. A union of a sentinel&#10;with itself collapses to the sentinel itself (&lt;code&gt;missing | missing is missing&lt;/code&gt;),&#10;because the union builder deduplicates equal (here identical) members.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout"&gt;Memory layout&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A sentinel is a normal heap-allocated GC object:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;sentinelobject (heap, GC-tracked)&#10;+----------------------------+&#10;| ob_refcnt |&#10;+----------------------------+&#10;| ob_flags (tracked bits) |&#10;+----------------------------+&#10;| *ob_type (&amp;amp;PySentinel_Type)|&#10;+----------------------------+&#10;| *name (owned str) |&#10;+----------------------------+&#10;| *module (owned or NULL) |&#10;+----------------------------+&#10;| *repr (owned or NULL) |&#10;+----------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;There is no freelist and no static instance: every call allocates. The object&#10;is collected by the cyclic GC once it becomes unreachable, and its three&#10;owned references are cleared in &lt;code&gt;sentinel_clear&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;sentinel&lt;/code&gt; is a builtin, GC-tracked, immutable, non-subclassable type whose&#10;instances are heap-allocated in &lt;code&gt;Objects/sentinelobject.c&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Each instance stores &lt;code&gt;name&lt;/code&gt; (readonly &lt;code&gt;__name__&lt;/code&gt;), &lt;code&gt;module&lt;/code&gt; (mutable,&#10;deletable &lt;code&gt;__module__&lt;/code&gt;), and an optional &lt;code&gt;repr&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The module is inferred from the calling function&amp;rsquo;s frame by &lt;code&gt;caller()&lt;/code&gt;; the&#10;C API &lt;code&gt;PySentinel_New&lt;/code&gt; takes it explicitly.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Equality and hashing are identity-based; &lt;code&gt;__copy__&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;__deepcopy__&lt;/code&gt; return&#10;&lt;code&gt;self&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt; returns &lt;code&gt;name&lt;/code&gt;, so pickling works only for module-level&#10;sentinels reachable by that name.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;nb_or&lt;/code&gt; delegates to &lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt;, and sentinels are explicitly&#10;unionable, enabling &lt;code&gt;sentinel | X&lt;/code&gt; in type expressions.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The type and its instances are tracked by the GC, so reference cycles&#10;involving the stored strings are collected.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/sentinelobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;sentinelobject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PySentinel_Type&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;sentinel_new&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sentinel_new_with_module&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;caller&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PySentinel_New&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;sentinel_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sentinel_copy&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sentinel_deepcopy&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sentinel_reduce&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;sentinel_traverse&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sentinel_clear&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;sentinel_dealloc&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/sentinelobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PySentinel_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PySentinel_Check&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PySentinel_CheckExact&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PySentinel_New&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/unionobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;is_unionable&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_union_type_or&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Python/bltinmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; registration of &lt;code&gt;sentinel&lt;/code&gt; as a builtin.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/test/test_builtin.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;test_sentinel&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;test_sentinel_attributes&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;test_sentinel_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;test_sentinel_pickle&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;test_sentinel_str_subclass_name_cycle&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;test_sentinel_union&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Doc/c-api/sentinel.rst&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;Doc/whatsnew/3.15.rst&lt;/code&gt; &amp;ndash; public docs and&#10;PEP 661.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements range in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-range-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-range-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>range</category><description>The rangeobject struct, cached length, lazy sequence, indexing, slicing, O(1) __contains__, and the two-tier iteration strategy traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;range&lt;/code&gt; is not a list of integers: it is a tiny, immutable object&#10;that remembers only its &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;step&lt;/code&gt; and computes everything&#10;else on demand. A &lt;code&gt;range(0, 10**18)&lt;/code&gt; takes the same memory as &lt;code&gt;range(3)&lt;/code&gt;.&#10;In CPython that is implemented by &lt;code&gt;rangeobject&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;Objects/rangeobject.c&lt;/code&gt;,&#10;with a cached &lt;code&gt;length&lt;/code&gt; and two iterator types. This article traces the&#10;representation and the hot paths through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Four &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt; fields, all owned references. &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;stop&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;step&lt;/code&gt;&#10;are the user-supplied bounds (normalized to &lt;code&gt;PyLong&lt;/code&gt; objects via&#10;&lt;code&gt;PyNumber_Index&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;range_from_array&lt;/code&gt;), and &lt;code&gt;length&lt;/code&gt; is the precomputed&#10;number of items, also a &lt;code&gt;PyLong&lt;/code&gt;. There is no array of integers anywhere:&#10;the sequence is fully &lt;em&gt;lazy&lt;/em&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;rangeobject&lt;/code&gt; is a fixed-size &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;sizeof(rangeobject)&lt;/code&gt;), so its&#10;allocation cost is constant regardless of how many values the range would&#10;yield. Dealloc simply decrements the four fields and returns the object to a&#10;small freelist (&lt;code&gt;Py_ranges_MAXFREELIST == 6&lt;/code&gt;):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;range_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_FREELIST_FREE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ranges&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-and-the-cached-length"&gt;Construction and the cached length&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;range_new&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;range_vectorcall&lt;/code&gt; funnel into &lt;code&gt;range_from_array&lt;/code&gt;, which&#10;converts arguments and calls &lt;code&gt;make_range_object&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;make_range_object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt; 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&lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;get_len_of_range&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lo&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lo&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; 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&lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1UL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lo&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1UL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0UL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0UL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;If any value overflows &lt;code&gt;long&lt;/code&gt; (or the result does not fit), it falls back&#10;to &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; arithmetic: take the positive-step case, compute&#10;&lt;code&gt;(hi - lo - 1) // step + 1&lt;/code&gt;, clamping to zero when &lt;code&gt;lo &amp;gt;= hi&lt;/code&gt;. The&#10;result is stored once in &lt;code&gt;r-&amp;gt;length&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;len(r)&lt;/code&gt; is just&#10;&lt;code&gt;PyLong_AsSsize_t(r-&amp;gt;length)&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;range_length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_AsSsize_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is why &lt;code&gt;len(range(...))&lt;/code&gt; is O(1) and why a range whose length exceeds&#10;&lt;code&gt;PY_SSIZE_T_MAX&lt;/code&gt; (possible on Win64 with huge ints) still works through the&#10;&lt;code&gt;length&lt;/code&gt; field even though &lt;code&gt;sq_length&lt;/code&gt; cannot represent it.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="indexing-computing-not-looking-up"&gt;Indexing: computing, not looking up&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;range_item&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;range_subscript&lt;/code&gt; never touch a buffer. For an integer&#10;index, &lt;code&gt;compute_range_item&lt;/code&gt; normalizes negative indices against &lt;code&gt;length&lt;/code&gt;,&#10;bounds-checks, then computes the value:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;compute_item&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* PyLong equivalent to: return r-&amp;gt;start + (i * r-&amp;gt;step) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyLong_GetOne&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;())&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;incr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Multiply&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;incr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Add&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;incr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;incr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;There is a fast path when &lt;code&gt;step == 1&lt;/code&gt; that skips the multiply. Negative&#10;indices are handled by adding &lt;code&gt;length&lt;/code&gt; to the index first, exactly like&#10;sequence semantics. Out-of-range indices raise &lt;code&gt;IndexError&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Slicing returns a &lt;em&gt;new&lt;/em&gt; &lt;code&gt;range&lt;/code&gt; rather than a list: &lt;code&gt;compute_slice&lt;/code&gt; uses&#10;&lt;code&gt;_PySlice_GetLongIndices&lt;/code&gt; against &lt;code&gt;r-&amp;gt;length&lt;/code&gt;, then builds &lt;code&gt;substart = compute_item(r, start)&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;substop = compute_item(r, stop)&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;substep = r-&amp;gt;step * step&lt;/code&gt;, and constructs a new range via&#10;&lt;code&gt;make_range_object&lt;/code&gt;. So &lt;code&gt;range(10)[2:8:2]&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;range(2, 8, 4)&lt;/code&gt; and costs&#10;O(1).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="__contains__-is-o1"&gt;&lt;code&gt;__contains__&lt;/code&gt; is O(1)&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;For an exact &lt;code&gt;int&lt;/code&gt; (or &lt;code&gt;bool&lt;/code&gt;), &lt;code&gt;range_contains&lt;/code&gt; dispatches to&#10;&lt;code&gt;range_contains_long&lt;/code&gt;, which avoids iteration entirely:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;range_contains_long&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Check if the value can possibly be in the range. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;zero&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_GT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* positive steps: start &amp;lt;= ob &amp;lt; stop */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_LE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp3&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_LT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* negative steps: stop &amp;lt; ob &amp;lt;= start */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_LE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp3&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;stop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_LT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp3&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* ob outside of range */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;end&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Check that the stride does not invalidate membership. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tmp1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Subtract&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;tmp2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyNumber_Remainder&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tmp1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_RichCompareBool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tmp2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;zero&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;end&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The algorithm is: bound check (&lt;code&gt;start &amp;lt;= ob &amp;lt; stop&lt;/code&gt; for positive step,&#10;reversed for negative), then a divisibility check &lt;code&gt;(ob - start) % step == 0&lt;/code&gt;.&#10;Both are O(1) big-int operations. For any other object type,&#10;&lt;code&gt;range_contains&lt;/code&gt; falls back to &lt;code&gt;_PySequence_IterSearch&lt;/code&gt;, i.e. a linear scan&#10;— so &lt;code&gt;x in range(...)&lt;/code&gt; is only guaranteed O(1) when &lt;code&gt;x&lt;/code&gt; is an int.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;range_index&lt;/code&gt; reuses the same membership test and then computes the index&#10;as &lt;code&gt;(ob - start) // step&lt;/code&gt; (or just &lt;code&gt;ob - start&lt;/code&gt; when step is 1).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="iteration-two-tiers"&gt;Iteration: two tiers&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;range_iter&lt;/code&gt; picks between a fast C-long iterator and a generic&#10;&lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt;-based one, depending on whether everything fits in a &lt;code&gt;long&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;range_iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;seq&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rangeobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;seq&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lstart&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_AsLong&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lstart&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Occurred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;())&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;long_range&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* lstop, lstep similarly */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;ulen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;get_len_of_range&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lstart&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lstop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lstep&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ulen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;unsigned&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;LONG_MAX&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;long_range&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* overflow check for lstart + ulen * lstep */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;fast_range_iter&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lstart&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lstop&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lstep&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ulen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;long_range&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;it&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;longrangeiterobject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyLongRangeIter_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;it&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;it&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;it&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;it&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The fast tier uses &lt;code&gt;_PyRangeIterObject&lt;/code&gt;, whose whole state is three C&#10;&lt;code&gt;long&lt;/code&gt;s:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_range.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyRangeIterObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Its &lt;code&gt;tp_iternext&lt;/code&gt; is trivial and allocation-free beyond the first&#10;&lt;code&gt;PyLong_FromLong&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/rangeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;rangeiter_next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyRangeIterObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyRangeIterObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;long&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;start&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;step&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;--&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_FromLong&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The generic tier (&lt;code&gt;longrangeiterobject&lt;/code&gt;) stores &lt;code&gt;PyObject *start/step/len&lt;/code&gt;&#10;and does &lt;code&gt;PyNumber_Add&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;PyNumber_Subtract&lt;/code&gt; per step, so it handles&#10;arbitrary-precision bounds at the cost of per-iteration allocation. Both&#10;iterators are recycled through freelists of size 6.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__reversed__&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;range_reverse&lt;/code&gt;) re-expresses the reversed sequence as a&#10;new range &lt;code&gt;range(start+(n-1)*step, start-step, -step)&lt;/code&gt; and again prefers&#10;the fast C-long iterator when all values fit.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-efficiency-summary"&gt;Memory efficiency summary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;A &lt;code&gt;range&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;sizeof(rangeobject)&lt;/code&gt; (≈ 40 bytes on 64-bit) plus the four&#10;referenced &lt;code&gt;PyLong&lt;/code&gt; objects, independent of its length.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The length is computed once at construction (O(1) for small ints, big-int&#10;arithmetic otherwise) and cached.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Indexing, slicing, containment and &lt;code&gt;len()&lt;/code&gt; are all O(1) for ints; only&#10;non-int containment and iteration of huge values degrade.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Iteration has a zero-allocation-per-step fast path for the common case&#10;where bounds fit in a C &lt;code&gt;long&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;range&lt;/code&gt; stores only &lt;code&gt;start&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;stop&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;step&lt;/code&gt; and a cached &lt;code&gt;length&lt;/code&gt;; the&#10;sequence is never materialized.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Membership of an int is O(1) via bounds check plus a modulo divisibility&#10;test; non-ints fall back to linear search.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Indexing computes &lt;code&gt;start + i * step&lt;/code&gt;; slicing produces another &lt;code&gt;range&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Two iterator tiers: a C-&lt;code&gt;long&lt;/code&gt; fast path (&lt;code&gt;_PyRangeIterObject&lt;/code&gt;) and a&#10;generic &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; path for arbitrary precision.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Both &lt;code&gt;range&lt;/code&gt; and its iterators are recycled through 6-deep freelists.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/rangeobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_range.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyRangeIterObject&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_freelist_state.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;Py_ranges_MAXFREELIST&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements PyCapsule in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-capsule-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-capsule-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>capsule</category><description>PyCapsule as a void* wrapper for C extension interop: the PyCapsule struct, PyCapsule_Type, name matching, destructor, context, PyCapsule_Import, optional GC traversal, and dealloc traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;A &lt;code&gt;PyCapsule&lt;/code&gt; is a tiny Python object whose sole job is to carry a C &lt;code&gt;void *&lt;/code&gt;&#10;pointer through the Python interpreter. Extension modules use capsules to export&#10;a C API to other extension modules: the exporting module stores a pointer (often&#10;to a struct of function pointers) in a capsule and attaches it to a module&#10;attribute; the importing module calls &lt;code&gt;PyCapsule_Import&lt;/code&gt; to retrieve it. The&#10;implementation lives entirely in &lt;code&gt;Objects/capsule.c&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-struct-pycapsule"&gt;The struct: &lt;code&gt;PyCapsule&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Internally a capsule is a plain struct with an object header followed by six&#10;fields:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;traverseproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;inquiry&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;pointer&lt;/code&gt; is the wrapped &lt;code&gt;void *&lt;/code&gt; (never &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; for a legal capsule).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;name&lt;/code&gt; is an optional, conventionally dotted attribute path such as&#10;&lt;code&gt;&amp;quot;socket.CAPI&amp;quot;&lt;/code&gt; (or &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;context&lt;/code&gt; is an arbitrary &lt;code&gt;void *&lt;/code&gt; for the owner&amp;rsquo;s use.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;destructor&lt;/code&gt; is called exactly once when the capsule is deallocated.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;traverse_func&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;clear_func&lt;/code&gt; are only set by &lt;code&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/code&gt; and&#10;enable GC participation (see below).&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;p&gt;The public type is declared in &lt;code&gt;Include/pycapsule.h&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/pycapsule.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAPI_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PyCapsule_CheckExact(op) Py_IS_TYPE((op), &amp;amp;PyCapsule_Type)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="the-type-pycapsule_type"&gt;The type: &lt;code&gt;PyCapsule_Type&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_Type&lt;/code&gt; is a GC-capable type with &lt;code&gt;tp_basicsize = sizeof(PyCapsule)&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_doc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Type__doc__&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_clear&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Key points:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/code&gt; is set because a capsule &lt;em&gt;may&lt;/em&gt; own references to Python&#10;objects through its &lt;code&gt;context&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;pointer&lt;/code&gt; (via the optional traverse callbacks).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;However, a freshly created capsule is &lt;strong&gt;not&lt;/strong&gt; GC-tracked. Tracking is opt-in&#10;through &lt;code&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/code&gt; (see below). This keeps the common case&#10;(no owned Python objects) cheap and avoids unnecessary GC work.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;tp_clear&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;capsule_clear&lt;/code&gt;, which only runs when traverse was registered.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-pycapsule_new"&gt;Construction: &lt;code&gt;PyCapsule_New&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_New called with null pointer&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Only track the object by the GC when _PyCapsule_SetTraverse() is called&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Notes:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;A &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; pointer is rejected up front with &lt;code&gt;ValueError&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The name is stored by pointer, &lt;strong&gt;not&lt;/strong&gt; copied. The caller owns the string&#10;memory for the capsule&amp;rsquo;s lifetime. This is why module-level capsule names are&#10;typically string literals.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The destructor may be &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;, in which case nothing runs at dealloc.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;context&lt;/code&gt; starts as &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="legality-and-name-matching"&gt;Legality and name matching&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Most accessors begin with the &lt;code&gt;is_legal_capsule&lt;/code&gt; guard:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;invalid_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;invalid_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;A capsule becomes &amp;ldquo;illegal&amp;rdquo; once its pointer is cleared (set to &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;), which&#10;lets a destructor mark it as consumed.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Name comparison is done by &lt;code&gt;name_matches&lt;/code&gt;, which treats two &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; names as&#10;equal and otherwise uses &lt;code&gt;strcmp&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;name_matches&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;strcmp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_IsValid&lt;/code&gt; combines the legality and name checks:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_IsValid&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_CheckExact&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;name_matches&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="name"&gt;Name&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The name is a &lt;code&gt;const char *&lt;/code&gt; and is compared (not copied) by every getter that&#10;takes a &lt;code&gt;name&lt;/code&gt; argument. &lt;code&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/code&gt; requires the supplied name to&#10;match the stored one:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_GetPointer&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;name_matches&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_GetPointer called with incorrect name&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_GetName&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;PyCapsule_SetName&lt;/code&gt; read and overwrite the pointer (again,&#10;no copy):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetName&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_GetName&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_SetName&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_SetName&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The name&amp;rsquo;s purpose is defensive: it guards against accidentally retrieving a&#10;pointer from the wrong capsule, and it is the key used by &lt;code&gt;PyCapsule_Import&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="destructor"&gt;Destructor&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The destructor is a &lt;code&gt;PyCapsule_Destructor&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;void (*)(PyObject *)&lt;/code&gt;). It is&#10;invoked from &lt;code&gt;capsule_dealloc&lt;/code&gt; &lt;strong&gt;before&lt;/strong&gt; the object memory is freed:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;capsule_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyCapsule_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_UnTrack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_Del&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Important details:&lt;/p&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyObject_GC_UnTrack&lt;/code&gt; runs first so the object is removed from the GC list&#10;before the destructor (which may manipulate other objects) runs.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The destructor receives the capsule object itself, so it can call&#10;&lt;code&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;GetContext&lt;/code&gt; to recover its payload.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The destructor is responsible for releasing whatever the pointer owns (e.g.&#10;&lt;code&gt;PyMem_Free&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Py_DECREF&lt;/code&gt; on referenced types). &lt;code&gt;capsule_dealloc&lt;/code&gt; then frees&#10;the capsule struct via &lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_GetDestructor&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;PyCapsule_SetDestructor&lt;/code&gt; expose the field:&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Destructor&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetDestructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_GetDestructor&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_SetDestructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule_Destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_SetDestructor&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;A common pattern is to clear the pointer inside the destructor to make the&#10;capsule illegal afterwards:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;my_destructor&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;p&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;my.module.API&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* release p ... */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_SetPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* mark consumed */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="context"&gt;Context&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;context&lt;/code&gt; is a free-form &lt;code&gt;void *&lt;/code&gt; slot, accessed via:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetContext&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_GetContext&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_SetContext&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_SetContext&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;context&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Unlike &lt;code&gt;pointer&lt;/code&gt;, context may be &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; and is not subject to the legality&#10;check&amp;rsquo;s non-null requirement. It is typically used to stash auxiliary data the&#10;destructor or traverse callback needs (for example, a reference to an owning&#10;object), since the destructor only receives the capsule.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="optional-gc-traversal-_pycapsule_settraverse"&gt;Optional GC traversal: &lt;code&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;By default a capsule owns no Python references as far as the GC is concerned.&#10;When the wrapped pointer &lt;em&gt;does&lt;/em&gt; refer to Python objects (e.g. a C API struct&#10;holding &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt; fields), the owner can register traverse/clear callbacks:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;traverseproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;inquiry&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;is_legal_capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;_PyCapsule_SetTraverse&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;_PyCapsule_SetTraverse() called with NULL callback&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_IS_TRACKED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GC_TRACK&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is an internal API (declared in &lt;code&gt;Include/internal/pycore_capsule.h&lt;/code&gt;),&#10;used by modules such as &lt;code&gt;socket&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;_curses&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Modules/socketmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_New&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySocket_CAPSULE_NAME&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sock_capi_destroy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;sock_capi_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sock_capi_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The callbacks receive the capsule and use &lt;code&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/code&gt; to reach the&#10;wrapped struct, then &lt;code&gt;Py_VISIT&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Py_CLEAR&lt;/code&gt; its Python members:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Modules/socketmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sock_capi_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySocketModule_APIObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySocket_CAPSULE_NAME&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Sock_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;sock_capi_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PySocketModule_APIObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PySocket_CAPSULE_NAME&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_CLEAR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capi&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Sock_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The generic traverse/clear in &lt;code&gt;capsule.c&lt;/code&gt; just dispatch to the registered&#10;callbacks (and &lt;code&gt;capsule_clear&lt;/code&gt; asserts that a clear callback exists):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;capsule_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyCapsule_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;traverse_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;traverse_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;capsule_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyCapsule_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;clear_func&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;clear_func&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="pycapsule_import"&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_Import&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The headline use case is importing a capsule from a module attribute:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_Import&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;no_block&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;return_value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name_length&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;strlen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_dup&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyMem_Malloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;memcpy&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_dup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name_length&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name_dup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;while&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dot&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;strchr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;.&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dot&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dot&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;\0&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyImport_ImportModule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetAttrString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SETREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;trace&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;dot&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyCapsule_IsValid&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;return_value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_AttributeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;PyCapsule_Import &lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;%s&lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt; is not valid&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nl"&gt;EXIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;object&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_dup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name_dup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;return_value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;It walks the dotted &lt;code&gt;name&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;&amp;quot;module.sub.attr&amp;quot;&lt;/code&gt;), importing the first segment&#10;and then &lt;code&gt;getattr&lt;/code&gt;-ing the rest, and finally validates that the resolved object&#10;is a capsule whose name matches the full &lt;code&gt;name&lt;/code&gt;. The &lt;code&gt;no_block&lt;/code&gt; parameter is&#10;accepted for API compatibility but the implementation imports normally. On&#10;success it returns the borrowed pointer; the capsule (and thus the pointer) stays&#10;alive as long as the module holds it.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="repr"&gt;Repr&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/capsule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;capsule_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyCapsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyCapsule_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;quote&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;quote&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;quote&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NULL&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromFormat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;lt;capsule object %s%s%s at %p&amp;gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;quote&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;quote&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;capsule&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;repr(capsule)&lt;/code&gt; looks like &lt;code&gt;&amp;lt;capsule object &amp;quot;socket.CAPI&amp;quot; at 0x...&amp;gt;&lt;/code&gt; or&#10;&lt;code&gt;&amp;lt;capsule object NULL at 0x...&amp;gt;&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout"&gt;Memory layout&lt;/h2&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;PyCapsule (sizeof = 7 words on 64-bit)&#10;+----------------------------+&#10;| ob_refcnt |&#10;+----------------------------+&#10;| ob_flags |&#10;+----------------------------+&#10;| ob_type -&amp;gt; &amp;amp;PyCapsule_Type|&#10;+----------------------------+&#10;| pointer (void *) |&#10;+----------------------------+&#10;| name (const char *) |&#10;+----------------------------+&#10;| context (void *) |&#10;+----------------------------+&#10;| destructor |&#10;+----------------------------+&#10;| traverse_func |&#10;+----------------------------+&#10;| clear_func |&#10;+----------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;A &lt;code&gt;PyCapsule&lt;/code&gt; is a GC-capable object wrapping a &lt;code&gt;void *&lt;/code&gt;, plus a name,&#10;context, destructor, and optional traverse/clear callbacks.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_New&lt;/code&gt; rejects &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; pointers; the name is stored by pointer (not&#10;copied) and &lt;code&gt;context&lt;/code&gt; starts &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Legality requires a non-null &lt;code&gt;pointer&lt;/code&gt;; setting it to &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; (often in the&#10;destructor) marks the capsule consumed.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Names are compared with &lt;code&gt;strcmp&lt;/code&gt; (with &lt;code&gt;NULL == NULL&lt;/code&gt;), and getters like&#10;&lt;code&gt;PyCapsule_GetPointer&lt;/code&gt; require a matching name.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The destructor runs during dealloc, before &lt;code&gt;PyObject_GC_Del&lt;/code&gt;, and receives the&#10;capsule so it can recover its payload.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;context&lt;/code&gt; is a free-form slot not subject to the non-null legality check.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;GC tracking is opt-in via the internal &lt;code&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/code&gt;; otherwise&#10;capsules are untracked.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PyCapsule_Import&lt;/code&gt; walks a dotted path, validates the final capsule by name,&#10;and returns its pointer.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/capsule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PyCapsule&lt;/code&gt; struct, &lt;code&gt;PyCapsule_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyCapsule_New&lt;/code&gt;,&#10;accessors, &lt;code&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyCapsule_Import&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;capsule_dealloc&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;capsule_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;capsule_traverse&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;capsule_clear&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/pycapsule.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; public API and &lt;code&gt;PyCapsule_CheckExact&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/internal/pycore_capsule.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyCapsule_SetTraverse&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/socketmodule.c&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Modules/_cursesmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; real users of traverse.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/test/test_capi/test_capsule.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; capsule test suite.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Doc/c-api/capsule.rst&lt;/code&gt; &amp;ndash; public documentation.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements pickle.PickleBuffer in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-picklebuf-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-picklebuf-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>pickle</category><category>buffer-protocol</category><description>The PyPickleBufferObject struct, PyBUF_FULL_RO snapshot, released-state handling, buffer-protocol redirection, the raw() memoryview mutation, release, GC traversal, weakrefs, and the C API as implemented in CPython 3.15.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;pickle.PickleBuffer&lt;/code&gt; wraps a buffer-providing object so that&#10;&lt;code&gt;pickle&lt;/code&gt; can move its data out-of-band (protocol 5+). In CPython it is&#10;implemented in &lt;code&gt;Objects/picklebufobject.c&lt;/code&gt; by a small GC object that&#10;stores a single &lt;code&gt;Py_buffer&lt;/code&gt; view taken with &lt;code&gt;PyBUF_FULL_RO&lt;/code&gt;. This article&#10;traces that implementation through the 3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyPickleBufferObject&lt;/code&gt; is a fixed-size object. It keeps the view exported&#10;from the original object plus a weakref list:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;typedef&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_HEAD&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* The view exported by the original object */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_buffer&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The type object registers it as a GC object with weakref support and buffer&#10;procs:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBuffer_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;pickle.PickleBuffer&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_doc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDoc_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;Wrapper for potentially out-of-band buffers&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_HAVE_GC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;picklebuf_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;picklebuf_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_traverse&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;picklebuf_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_clear&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;picklebuf_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_weaklistoffset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;offsetof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_as_buffer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;picklebuf_as_buffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_methods&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;picklebuf_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Unlike &lt;code&gt;memoryview&lt;/code&gt;, there is no separate managed-buffer object and no&#10;private shape/strides/suboffsets copy: the PickleBuffer simply holds the&#10;exporter&amp;rsquo;s &lt;code&gt;Py_buffer&lt;/code&gt; directly.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="creating-a-picklebuffer"&gt;Creating a PickleBuffer&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Both the C API and the Python constructor do the same thing: allocate the&#10;object, then obtain a full read-only view from &lt;code&gt;base&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyPickleBuffer_FromObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBuffer_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetBuffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyBUF_FULL_RO&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;picklebuf_new&lt;/code&gt; is identical in shape, parsing a single positional&#10;argument named &lt;code&gt;&amp;quot;&amp;quot;&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyArg_ParseTupleAndKeywords&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;O:PickleBuffer&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;keywords&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetBuffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyBUF_FULL_RO&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;self-&amp;gt;view.obj&lt;/code&gt; is set to &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; first so that a failed&#10;&lt;code&gt;PyObject_GetBuffer&lt;/code&gt; (or an interrupted allocation) cannot leave a dangling&#10;pointer that &lt;code&gt;dealloc&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;clear&lt;/code&gt; would later try to release. On success,&#10;&lt;code&gt;view.obj&lt;/code&gt; points at &lt;code&gt;base&lt;/code&gt; (with its reference count held by the&#10;&lt;code&gt;Py_buffer&lt;/code&gt;), so the original exporter stays alive for as long as the&#10;PickleBuffer does.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-released-state"&gt;The released state&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A PickleBuffer can be released, after which its view is no longer usable.&#10;Because &lt;code&gt;PyBuffer_Release&lt;/code&gt; sets &lt;code&gt;view-&amp;gt;obj = NULL&lt;/code&gt;, the code uses exactly&#10;that as the released marker:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_buffer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyPickleBuffer_GetBuffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyPickleBuffer_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;TypeError&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;operation forbidden on released PickleBuffer object&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The same guard appears in &lt;code&gt;picklebuf_raw&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;picklebuf_getbuf&lt;/code&gt;. Releasing&#10;is exposed both as the C API function and as a method:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyPickleBuffer_Release&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyBuffer_Release&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_release&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ignored&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyBuffer_Release&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyBuffer_Release&lt;/code&gt; is idempotent here: once &lt;code&gt;view.obj&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;NULL&lt;/code&gt; it does&#10;nothing, so calling &lt;code&gt;release()&lt;/code&gt; twice is safe.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="buffer-protocol-redirection"&gt;Buffer protocol redirection&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A PickleBuffer itself implements the buffer protocol, but instead of&#10;copying its stored view it re-exports from the original object with&#10;whatever flags the caller requests:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_getbuf&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_buffer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_ValueError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;operation forbidden on released PickleBuffer object&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GetBuffer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is an important design choice: the stored &lt;code&gt;view&lt;/code&gt; is always&#10;&lt;code&gt;PyBUF_FULL_RO&lt;/code&gt;, but a consumer can ask for a different level of detail&#10;(format, strides, shape, writability) and the PickleBuffer forwards that&#10;request to the original exporter. The release callback is a no-op that&#10;exists only as a sentinel:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_releasebuf&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_buffer&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Since our bf_getbuffer redirects to the original object, this&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * implementation is never called. It only exists to signal that&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * buffers exported by PickleBuffer have non-trivial releasing&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * behaviour (see check in Python/getargs.c).&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;bf_getbuffer&lt;/code&gt; redirects, the real release happens against the&#10;original object&amp;rsquo;s buffer, not against the PickleBuffer&amp;rsquo;s own view.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="raw-reinterpreting-the-buffer-as-raw-bytes"&gt;&lt;code&gt;raw()&lt;/code&gt;: reinterpreting the buffer as raw bytes&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PickleBuffer.raw()&lt;/code&gt; returns a &lt;code&gt;memoryview&lt;/code&gt; over the underlying memory,&#10;but only when the wrapped buffer is contiguous. The implementation builds&#10;an ordinary memoryview from &lt;code&gt;self&lt;/code&gt;, then mutates it in place to describe&#10;the data as a 1-D array of bytes:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_raw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ignored&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;released&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;error&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;suboffsets&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyBuffer_IsContiguous&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="sc"&gt;&amp;#39;A&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_BufferError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;cannot extract raw buffer from non-contiguous buffer&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;m&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMemoryView_FromObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;m&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMemoryViewObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyMemoryViewObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;suboffsets&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Mutate memoryview instance to make it a &amp;#34;raw&amp;#34; memoryview */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;format&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;B&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ndim&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;itemsize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* shape = (length,) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;shape&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* strides = (1,) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;strides&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;itemsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Fix memoryview state flags */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;mv&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_MEMORYVIEW_C&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_MEMORYVIEW_FORTRAN&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The shape and strides pointers are pointed at the &lt;code&gt;len&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;itemsize&lt;/code&gt;&#10;fields of the same &lt;code&gt;Py_buffer&lt;/code&gt;, so the memoryview describes exactly&#10;&lt;code&gt;len&lt;/code&gt; bytes with stride 1 without allocating any arrays. This is what&#10;&lt;code&gt;pickle&lt;/code&gt; uses to obtain a contiguous byte view for in-band serialization&#10;and to hand to a buffer callback for out-of-band transfer.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="lifetime-gc-and-weakrefs"&gt;Lifetime, GC, and weakrefs&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The PickleBuffer is GC-tracked because its &lt;code&gt;view.obj&lt;/code&gt; can participate in&#10;reference cycles (the wrapped object may itself refer back to the&#10;PickleBuffer). Traversal visits that reference:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_traverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visitproc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;visit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;arg&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_VISIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Clearing releases the underlying buffer, which is also what deallocation&#10;does:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/picklebufobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_clear&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyBuffer_Release&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;picklebuf_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyPickleBufferObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_UnTrack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_CLEAR_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyBuffer_Release&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;view&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;FT_CLEAR_WEAKREFS&lt;/code&gt; clears any weak references before the object is freed,&#10;and &lt;code&gt;PyBuffer_Release&lt;/code&gt; both calls the exporter&amp;rsquo;s release callback (if any)&#10;and decrements &lt;code&gt;view.obj&lt;/code&gt;. After that the slot is freed with &lt;code&gt;tp_free&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="use-in-the-pickle-protocol"&gt;Use in the pickle protocol&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;In &lt;code&gt;Modules/_pickle.c&lt;/code&gt;, a &lt;code&gt;PickleBuffer&lt;/code&gt; is detected by type and routed to&#10;&lt;code&gt;save_picklebuffer&lt;/code&gt;, which obtains a full view, checks contiguity, then&#10;either writes the data in-band (as bytes/bytearray) or writes&#10;&lt;code&gt;NEXT_BUFFER&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;READONLY_BUFFER&lt;/code&gt; opcodes for out-of-band transfer and hands&#10;the buffer to the user&amp;rsquo;s buffer callback. On unpickling, &lt;code&gt;NEXT_BUFFER&lt;/code&gt;&#10;pops the next buffer from the provided &lt;code&gt;buffers&lt;/code&gt; iterable, and&#10;&lt;code&gt;READONLY_BUFFER&lt;/code&gt; wraps it in a read-only memoryview when needed.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;PickleBuffer&lt;/code&gt; is a fixed-size GC object holding one &lt;code&gt;Py_buffer&lt;/code&gt; view&#10;taken with &lt;code&gt;PyBUF_FULL_RO&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;It does not copy or manage shape/strides; it stores the exporter&amp;rsquo;s view&#10;directly and keeps the exporter alive through &lt;code&gt;view.obj&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Released state is detected by &lt;code&gt;view.obj == NULL&lt;/code&gt;, set by&#10;&lt;code&gt;PyBuffer_Release&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Its buffer-protocol implementation redirects to the original exporter&#10;with the caller&amp;rsquo;s requested flags.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;raw()&lt;/code&gt; builds a memoryview and reinterprets it as a contiguous 1-D&#10;byte array by pointing shape/strides at the view&amp;rsquo;s own &lt;code&gt;len&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;itemsize&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Weakrefs and GC traversal are supported; deallocation releases the&#10;underlying buffer.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/picklebufobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/picklebufobject.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;PyPickleBuffer_Type&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PyPickleBuffer_FromObject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyPickleBuffer_GetBuffer&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PyPickleBuffer_Release&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/_pickle.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;save_picklebuffer&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;load_next_buffer&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;load_readonly_buffer&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/pickle.py&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;save_picklebuffer&lt;/code&gt; (pure-Python fallback).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Doc/c-api/picklebuffer.rst&lt;/code&gt; &amp;ndash; C API documentation.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;PEP 574 &amp;ndash; out-of-band data for pickle.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements OrderedDict in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-odict-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-odict-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>ordereddict</category><category>collections</category><description>The PyODictObject struct, the doubly-linked list of keys, the od_fast_nodes mirror of dict's hash table, resizing, iteration safety, move_to_end, and how OrderedDict subclasses dict — traced through CPython 3.15's Objects/odictobject.c.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;collections.OrderedDict&lt;/code&gt; remembers insertion order. Although it lives&#10;in the &lt;code&gt;collections&lt;/code&gt; module, the implementation is not in Python: it is a&#10;built-in type written in C, in &lt;code&gt;Objects/odictobject.c&lt;/code&gt;, and it subclasses&#10;&lt;code&gt;dict&lt;/code&gt;. This article traces that implementation in CPython 3.15.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="why-a-separate-type-at-all"&gt;Why a separate type at all?&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Since 3.7 a plain &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt; already preserves insertion order, so &lt;code&gt;OrderedDict&lt;/code&gt; is&#10;no longer the only ordered mapping. It survives because it offers operations a&#10;plain dict does not — &lt;code&gt;move_to_end()&lt;/code&gt;, FIFO/LIFO &lt;code&gt;popitem(last=...)&lt;/code&gt;, and&#10;order-sensitive equality — and because it is a stable, explicitly ordered&#10;contract that subclasses and tooling can rely on. Implementing it as a C type&#10;that inherits from &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt; keeps it fast and interoperable with the dict C-API&#10;surface where possible.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-object-struct"&gt;The object struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyODictObject&lt;/code&gt; embeds a &lt;code&gt;PyDictObject&lt;/code&gt; as its first member, so an&#10;&lt;code&gt;OrderedDict&lt;/code&gt; &lt;em&gt;is&lt;/em&gt; a dict at the C level and can be passed to anything that&#10;expects a &lt;code&gt;PyDictObject *&lt;/code&gt;. On top of that it carries a doubly-linked list of&#10;keys plus a &amp;ldquo;fast node&amp;rdquo; lookup table:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_odictobject&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;od_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* the underlying dict */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_first&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* first node in the linked list, if any */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_last&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* last node in the linked list, if any */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* hash table that mirrors the dict table */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes_size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_resize_sentinel&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* changes if odict should be resized */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;od_state&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* incremented whenever the LL changes */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_inst_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* OrderedDict().__dict__ */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* holds weakrefs to the odict */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The &lt;code&gt;od_dict&lt;/code&gt; member is what makes &lt;code&gt;PyDict_*&lt;/code&gt; calls work on an&#10;&lt;code&gt;OrderedDict&lt;/code&gt; instance; the linked list and fast-node table are the&#10;Order-preserving layer bolted on top.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="linked-list-nodes"&gt;Linked-list nodes&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Each node holds a key (owned reference), its hash, and prev/next pointers:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_odictnode&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;next&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;prev&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odictnode_KEY(node) (node-&amp;gt;key)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odictnode_HASH(node) (node-&amp;gt;hash)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt;/* borrowed reference */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odictnode_VALUE(node, od) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; PyODict_GetItemWithError((PyObject *)od, _odictnode_KEY(node))&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odictnode_PREV(node) (node-&amp;gt;prev)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odictnode_NEXT(node) (node-&amp;gt;next)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odict_FIRST(od) (_PyODictObject_CAST(od)-&amp;gt;od_first)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odict_LAST(od) (_PyODictObject_CAST(od)-&amp;gt;od_last)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odict_EMPTY(od) (_odict_FIRST(od) == NULL)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define _odict_FOREACH(od, node) \&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt; for (node = _odict_FIRST(od); node != NULL; node = _odictnode_NEXT(node))&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Notice that a node stores only the &lt;em&gt;key&lt;/em&gt;, not the value. Values are still&#10;looked up in the underlying dict, which keeps the linked list cheap and&#10;avoids duplicating value storage. &lt;code&gt;_odictnode_VALUE&lt;/code&gt; is just a&#10;&lt;code&gt;PyODict_GetItemWithError&lt;/code&gt; call.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="getting-o1-node-lookup"&gt;Getting O(1) node lookup&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A naive linked list on top of dict would make &lt;code&gt;__delitem__&lt;/code&gt; O(n), because&#10;you have to find the node for a key before unlinking it. To keep O(1),&#10;CPython mirrors dict&amp;rsquo;s hash-table layout with an array of node pointers,&#10;&lt;code&gt;od_fast_nodes&lt;/code&gt;, indexed the same way dict&amp;rsquo;s &lt;code&gt;dk_indices&lt;/code&gt;/entries are.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The index for a key is obtained by running dict&amp;rsquo;s own lookup and then using&#10;pointer arithmetic on the returned entry index:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_get_index_raw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyDictKeysObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;keys&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ma_keys&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ix&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;ix&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_dict_lookup&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ix&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;DKIX_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;keys&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dk_nentries&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* index of new entry */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ix&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* We use pointer arithmetic to get the entry&amp;#39;s index into the table. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ix&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_odict_find_node&lt;/code&gt; then just indexes into &lt;code&gt;od_fast_nodes&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_find_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_get_index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="keeping-the-mirror-in-sync-with-dict-resizes"&gt;Keeping the mirror in sync with dict resizes&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Dict resizes invalidate the correspondence between &lt;code&gt;od_fast_nodes&lt;/code&gt; and&#10;&lt;code&gt;ma_keys&lt;/code&gt;. Rather than updating eagerly, CPython defers: &lt;code&gt;od_resize_sentinel&lt;/code&gt;&#10;stores the current &lt;code&gt;ma_keys&lt;/code&gt; pointer, and &lt;code&gt;_odict_get_index&lt;/code&gt; checks whether&#10;the sentinel still matches (and whether the table size still matches&#10;&lt;code&gt;1 &amp;lt;&amp;lt; dk_log2_size&lt;/code&gt;). If not, it rebuilds the whole fast-node table:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_resize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ONE&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ma_keys&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dk_log2_size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_NEW&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_NoMemory&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;++&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Copy the current nodes into the table. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_FOREACH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_get_index_raw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_KEY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_HASH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyMem_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_resize_sentinel&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ma_keys&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This lazy rebuild is what lets node lookup stay O(1) amortized while avoiding&#10;hooking every dict resize.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="adding-and-removing-nodes"&gt;Adding and removing nodes&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Insertion adds a node at the tail of the list and records it in the fast&#10;table:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_add_new_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_INCREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_get_index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* We already have a node for the key so there&amp;#39;s no need to add one. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyMem_Malloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_NoMemory&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_KEY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_HASH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_add_tail&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Removal is the delicate part. Because of hash collisions, dict&amp;rsquo;s probe&#10;result for a key can change after a &lt;em&gt;different&lt;/em&gt; key is deleted (a slot&#10;becomes a tombstone and the probe chain shifts). So &lt;code&gt;_odict_clear_node&lt;/code&gt;&#10;clears the fast-node entry &lt;em&gt;before&lt;/em&gt; &lt;code&gt;PyDict_DelItem&lt;/code&gt; runs:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_clear_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_get_index&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Occurred&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;];&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Now clear the node.&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_remove_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_DEALLOC&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Py_DECREF(key); PyMem_Free(node) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The public entry points combine this with the underlying dict mutation:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyODict_DelItem_LockHeld&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_clear_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyODictObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyDict_DelItem_KnownHash_LockHeld&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyODict_SetItem_KnownHash_LockHeld&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyDict_SetItem_KnownHash_LockHeld&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_add_new_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyODictObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Revert setting the value on the dict */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;exc&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_GetRaisedException&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyDict_DelItem_KnownHash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyErr_ChainExceptions1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;exc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note the rollback in &lt;code&gt;_PyODict_SetItem_KnownHash_LockHeld&lt;/code&gt;: if node creation&#10;fails, the dict insertion is undone and the original exception re-raised.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="mutation-counter-od_state"&gt;Mutation counter: &lt;code&gt;od_state&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Every linked-list change increments &lt;code&gt;od_state&lt;/code&gt;. This is the mechanism by&#10;which iterators and internal loops detect concurrent mutation. The iterator&#10;stores the &lt;code&gt;od_state&lt;/code&gt; and size it started with and compares:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;odictiter_nextkey_lock_held&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;odictiterobject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_odict&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_state&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_state&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_RuntimeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;OrderedDict mutated during iteration&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;done&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyODict_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_odict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_RuntimeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;OrderedDict changed size during iteration&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Internal loops such as &lt;code&gt;OrderedDict_copy_impl&lt;/code&gt; do the same check after each&#10;step, raising &lt;code&gt;RuntimeError(&amp;quot;OrderedDict mutated during iteration&amp;quot;)&lt;/code&gt; if the&#10;state changed. &lt;code&gt;__eq__&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s &lt;code&gt;_odict_keys_equal&lt;/code&gt; likewise snapshots both&#10;states and checks them on every key comparison.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="iterators-track-keys-not-nodes"&gt;Iterators track keys, not nodes&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;A subtlety called out in the source: holding a node pointer across code that&#10;might delete it can dangle. So iterators store the current &lt;em&gt;key&lt;/em&gt; and&#10;re-look-up the node each step:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt;/* In order to protect against modifications during iteration, we track&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * the current key instead of the current node. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_find_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_odict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_current&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Must have been deleted. */&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_current&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;reversed&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_PREV&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_NEXT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_current&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;di&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;di_current&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odictnode_KEY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This is the &amp;ldquo;keep the key in the variable&amp;rdquo; solution from the file&amp;rsquo;s design&#10;notes.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="move_to_end"&gt;&lt;code&gt;move_to_end&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;move_to_end&lt;/code&gt; unlinks the node and re-appends it (head or tail), but only&#10;when it is not already there:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;OrderedDict_move_to_end_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;last&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_KeyError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;last&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_LAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_FIRST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_KEY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_find_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;last&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_LAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_remove_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_add_tail&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_FIRST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_remove_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_add_head&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NONE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because &lt;code&gt;_odict_remove_node&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;_odict_add_tail&lt;/code&gt; only relink pointers and bump&#10;&lt;code&gt;od_state&lt;/code&gt; (they do not touch the dict), the value side is unaffected.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="popitem"&gt;&lt;code&gt;popitem&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;popitem(last)&lt;/code&gt; picks the first or last node, then routes through&#10;&lt;code&gt;_odict_popkey_hash&lt;/code&gt;, which clears the node &lt;em&gt;first&lt;/em&gt; (to avoid a dict&#10;resize/reentrancy hazard) and then pops the value from the dict:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;OrderedDict_popitem_impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;last&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_KeyError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;dictionary is empty&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;last&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_LAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_FIRST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odictnode_KEY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_popkey_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odictnode_HASH&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyTuple_FromPairSteal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c (_odict_popkey_hash)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_find_node_hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(...);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_clear_node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(...,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;node&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* unlink + free node */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;goto&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;done&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyDict_Pop_KnownHash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(...)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;failobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="equality-is-order-sensitive"&gt;Equality is order-sensitive&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;odict_richcompare&lt;/code&gt; first delegates to &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s richcompare (so unequal&#10;key sets or values short-circuit), and only if both are &lt;code&gt;OrderedDict&lt;/code&gt;s and&#10;the dict comparison did not already decide, compares key order via&#10;&lt;code&gt;_odict_keys_equal&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;odict_richcompare_lock_held&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyODict_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAnyDict_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyDict_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyODict_Check&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_False&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NE&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_True&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;eq&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_keys_equal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyODictObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyODictObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;));&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;eq&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;eq&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_True&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_False&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="views-and-reversal"&gt;Views and reversal&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;keys()&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;values()&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;items()&lt;/code&gt; return views whose type objects&#10;(&lt;code&gt;PyODictKeys_Type&lt;/code&gt;, etc.) base on the dict view types but override&#10;&lt;code&gt;tp_iter&lt;/code&gt; to produce an &lt;code&gt;odict_iterator&lt;/code&gt; that walks the linked list&#10;instead of &lt;code&gt;dk_entries&lt;/code&gt;. The iterator supports &lt;code&gt;__reversed__&lt;/code&gt; by starting&#10;at &lt;code&gt;_odict_LAST&lt;/code&gt; and following &lt;code&gt;prev&lt;/code&gt; pointers. Views themselves also&#10;expose &lt;code&gt;__reversed__&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="deallocation-and-gc"&gt;Deallocation and GC&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;odict_dealloc&lt;/code&gt; untracks from the GC, clears the instance dict and&#10;weakrefs, frees all nodes, and then chains to &lt;code&gt;dict&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s dealloc:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;odict_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyODictObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_GC_UnTrack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_XDECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_inst_dict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;FT_CLEAR_WEAKREFS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_weakreflist&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_odict_clear_nodes&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* frees od_fast_nodes + all nodes */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyDict_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_odict_clear_nodes&lt;/code&gt; frees the fast-node array and walks the list deallocating&#10;every node (decrefing its key). &lt;code&gt;odict_traverse&lt;/code&gt; visits &lt;code&gt;od_inst_dict&lt;/code&gt; and&#10;every node&amp;rsquo;s key so the GC can find cycles.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="__sizeof__"&gt;&lt;code&gt;__sizeof__&lt;/code&gt;&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Size accounting adds the fast-node array and the node structs on top of&#10;dict&amp;rsquo;s size:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/odictobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;OrderedDict___sizeof___impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyODictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyDict_SizeOf_LockHeld&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyDictObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;od_fast_nodes_size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* od_fast_nodes */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_odict_EMPTY&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_ODictNode&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyODict_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* linked-list */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="type-registration"&gt;Type registration&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;PyODict_Type&lt;/code&gt; has &lt;code&gt;tp_base = &amp;amp;PyDict_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_name = &amp;quot;collections.OrderedDict&amp;quot;&lt;/code&gt;,&#10;and overrides &lt;code&gt;tp_dealloc&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;mp_ass_subscript&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_traverse&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;tp_clear&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_richcompare&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_iter&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;tp_init&lt;/code&gt;, etc. The public C API&#10;is small: &lt;code&gt;PyODict_New&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyODict_SetItem&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;..._LockHeld&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;PyODict_DelItem&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;..._LockHeld&lt;/code&gt;, and the &lt;code&gt;PyODict_Check&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;PyODict_CheckExact&lt;/code&gt;&#10;macros.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;collections.OrderedDict&lt;/code&gt; is implemented in C in &lt;code&gt;Objects/odictobject.c&lt;/code&gt; as&#10;&lt;code&gt;PyODict_Type&lt;/code&gt;, which subclasses &lt;code&gt;PyDict_Type&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;A &lt;code&gt;PyODictObject&lt;/code&gt; is a &lt;code&gt;PyDictObject&lt;/code&gt; plus a doubly-linked list of&#10;&lt;code&gt;_ODictNode&lt;/code&gt; (key + hash + prev/next) and an &lt;code&gt;od_fast_nodes&lt;/code&gt; array of&#10;node pointers mirroring dict&amp;rsquo;s hash table for O(1) lookup.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The mirror is rebuilt lazily when dict resizes (detected via&#10;&lt;code&gt;od_resize_sentinel&lt;/code&gt;), keeping node lookup O(1) amortized.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Removals clear the fast-node slot &lt;em&gt;before&lt;/em&gt; mutating dict, to stay correct&#10;under hash collisions.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;od_state&lt;/code&gt; plus size snapshots let iterators and internal loops detect&#10;mutation and raise &lt;code&gt;RuntimeError&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Iterators track the current key rather than a node pointer to avoid&#10;dangling pointers.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;move_to_end&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;popitem&lt;/code&gt; operate on the linked list; values stay in the&#10;underlying dict.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/odictobject.c&lt;/code&gt; — all of the above.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/cpython/dictobject.h&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;Include/internal/pycore_dict.h&lt;/code&gt; — the&#10;dict structures OrderedDict builds on.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Lib/collections/__init__.py&lt;/code&gt; — the pure-Python reference implementation&#10;the C version must match.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements object in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-object-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-object-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>object</category><description>The PyObject and PyVarObject layouts, reference counting, the PyBaseObject_Type table, and the default tp methods (repr, str, hash, richcompare, new/init, dealloc, attribute access, __sizeof__) traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Every Python value is a &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt;. The type that defines what that&#10;pointer points at is &lt;code&gt;object&lt;/code&gt; itself, implemented in CPython as&#10;&lt;code&gt;PyBaseObject_Type&lt;/code&gt; in &lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt;. Its instances are the&#10;smallest possible Python objects: just a reference count and a type&#10;pointer. This article traces that representation and the default behavior&#10;that every other type inherits from it.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-pyobject-struct"&gt;The PyObject struct&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The layout is defined in &lt;code&gt;Include/object.h&lt;/code&gt;. In a normal (non-free-threaded)&#10;build with 64-bit pointers, it is:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_object&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_ANONYMOUS&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;union&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#if SIZEOF_VOID_P &amp;gt; 4&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int64_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_refcnt_full&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# if PY_BIG_ENDIAN&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint16_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint16_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_overflow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint32_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_refcnt&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# else&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint32_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_refcnt&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint16_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_overflow&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;uint16_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_flags&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#else&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_refcnt&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_ALIGNED_DEF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyObject_MIN_ALIGNMENT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_aligner&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Two fields matter. &lt;code&gt;ob_refcnt&lt;/code&gt; is the reference count; &lt;code&gt;ob_type&lt;/code&gt; is the&#10;pointer to the object&amp;rsquo;s type. &lt;code&gt;PyObject_HEAD&lt;/code&gt; expands to &lt;code&gt;PyObject ob_base;&lt;/code&gt;,&#10;so every concrete struct (&lt;code&gt;PyLongObject&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;PyFloatObject&lt;/code&gt;, &amp;hellip;) begins with&#10;exactly these fields, which is what makes the cast between &lt;code&gt;PyObject *&lt;/code&gt; and&#10;a more specific pointer valid.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The reference count is manipulated by &lt;code&gt;Py_INCREF&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Py_DECREF&lt;/code&gt;. &lt;code&gt;Py_DECREF&lt;/code&gt;&#10;calls the type&amp;rsquo;s &lt;code&gt;tp_dealloc&lt;/code&gt; when the count reaches zero. New objects get&#10;their count set to one by &lt;code&gt;_Py_NewReference&lt;/code&gt;, which &lt;code&gt;PyObject_Init&lt;/code&gt; (and the&#10;inline &lt;code&gt;_PyObject_Init&lt;/code&gt;) calls after storing the type pointer:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/internal/pycore_object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kr"&gt;inline&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_Init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;typeobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;assert&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_SET_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;typeobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// op-&amp;gt;ob_type = typeobj&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_INCREF_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;typeobj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_NewReference&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// sets ob_refcnt to 1&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Immortal objects (such as &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;False&lt;/code&gt;, and static types) use a&#10;sentinel refcount (&lt;code&gt;_Py_IMMORTAL_INITIAL_REFCNT&lt;/code&gt;) so &lt;code&gt;Py_INCREF&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Py_DECREF&lt;/code&gt;&#10;become no-ops for them.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;Identity is just pointer equality:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define Py_Is(x, y) ((x) == (y))&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;and &lt;code&gt;id(obj)&lt;/code&gt; in Python returns that pointer value (cast to an integer).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="ob_size-for-variable-size-objects"&gt;ob_size for variable-size objects&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;Objects whose size is determined at allocation time carry an extra&#10;&lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; field. These are &lt;code&gt;PyVarObject&lt;/code&gt;s:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;struct&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyVarObject&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_base&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ob_size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Number of items in variable part&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#define PyObject_VAR_HEAD PyVarObject ob_base;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; is an &lt;em&gt;element count&lt;/em&gt;, not a byte count. Types such as &lt;code&gt;list&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;tuple&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;bytes&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;str&lt;/code&gt; start with &lt;code&gt;PyObject_VAR_HEAD&lt;/code&gt; and allocate&#10;&lt;code&gt;tp_basicsize + nitems * tp_itemsize&lt;/code&gt; bytes via &lt;code&gt;_PyObject_NewVar&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyVarObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyObject_NewVar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nitems&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyVarObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;size_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_VAR_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nitems&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyVarObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_Malloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;size&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyVarObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_NoMemory&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;();&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_InitVar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;nitems&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// sets ob_size = nitems&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyObject_InitVar&lt;/code&gt; stores the count with &lt;code&gt;Py_SET_SIZE&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;Py_SIZE(ob)&lt;/code&gt;&#10;reads it back (with an assertion that the object is not an &lt;code&gt;int&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;bool&lt;/code&gt;,&#10;whose &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; is overloaded for the sign/magnitude representation).&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="pybaseobject_type"&gt;PyBaseObject_Type&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The base type table is in &lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyBaseObject_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;object&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_basicsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_itemsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_dealloc */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_vectorcall_offset */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_getattr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_setattr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_async */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_repr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_number */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_sequence */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_mapping */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericHash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_hash */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_call */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_str */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_getattro */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_GenericSetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_setattro */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_buffer */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_flags */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_traverse */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_clear */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_richcompare */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_methods */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_members */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_getsets&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_getset */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_base */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_dictoffset */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_init */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyType_GenericAlloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_alloc */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;object_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_new */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject_Free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_free */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Key facts: &lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;sizeof(PyObject)&lt;/code&gt; (16 bytes on 64-bit),&#10;&lt;code&gt;tp_itemsize&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;0&lt;/code&gt; (fixed size), there is no &lt;code&gt;tp_base&lt;/code&gt; (it is the root),&#10;and &lt;code&gt;Py_TPFLAGS_BASETYPE&lt;/code&gt; allows subclassing. Because &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt; is&#10;zero, a plain &lt;code&gt;object()&lt;/code&gt; instance has no instance dictionary and cannot be&#10;given attributes.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="default-behaviors"&gt;Default behaviors&lt;/h2&gt;&#10;&lt;h3 id="allocation-object_new"&gt;Allocation: &lt;code&gt;object_new&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;excess_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* subclass overrode __new__: complain here */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_init&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_Format&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;%.200s() takes no arguments&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_flags&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_IS_ABSTRACT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* error: can&amp;#39;t instantiate abstract class */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_alloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// PyType_GenericAlloc&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;object()&lt;/code&gt; accepts no arguments; a subclass that overrides neither&#10;&lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt; nor &lt;code&gt;__init__&lt;/code&gt; gets &amp;ldquo;takes no arguments&amp;rdquo;. Abstract classes&#10;(those with unimplemented abstract methods) are rejected here.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="initialization-object_init"&gt;Initialization: &lt;code&gt;object_init&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;excess_args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;kwds&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_init&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_init&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;object.__init__() takes exactly one argument ...&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_new&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* __new__ not overridden: complain */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The default &lt;code&gt;__init__&lt;/code&gt; is a no-op; it only enforces the argument rules.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="deallocation-object_dealloc"&gt;Deallocation: &lt;code&gt;object_dealloc&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;tp_free&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// PyObject_Free for base object&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h3 id="repr-object_repr"&gt;repr: &lt;code&gt;object_repr&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mod&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_module&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;type_qualname&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mod&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_PyUnicode_Equal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;mod&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;_Py_ID&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;builtins&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;rtn&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromFormat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;lt;%U.%U object at %p&amp;gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;mod&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;else&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;rtn&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromFormat&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;&amp;lt;%s object at %p&amp;gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;rtn&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;A plain instance prints as &lt;code&gt;&amp;lt;object object at 0x...&amp;gt;&lt;/code&gt;; types outside&#10;&lt;code&gt;builtins&lt;/code&gt; are qualified with their module name.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="str-object_str"&gt;str: &lt;code&gt;object_str&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_str&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;unaryfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Unless a subclass overrides &lt;code&gt;__repr__&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;__str__&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;str(obj)&lt;/code&gt; falls back&#10;to &lt;code&gt;repr(obj)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="hash-pyobject_generichash"&gt;Hash: &lt;code&gt;PyObject_GenericHash&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Python/pyhash.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GenericHash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_HashPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_HashPointer&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_hash_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_HashPointerRaw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ptr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;hash&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The default hash is derived from the object&amp;rsquo;s address, so two distinct&#10;instances have different hashes and &lt;code&gt;object&lt;/code&gt; is hashable. Subclasses that&#10;define &lt;code&gt;__eq__&lt;/code&gt; typically set &lt;code&gt;tp_hash = PyObject_HashNotImplemented&lt;/code&gt; (or&#10;override) to stay consistent.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="rich-comparison-object_richcompare"&gt;Rich comparison: &lt;code&gt;object_richcompare&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;switch&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_True&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_NE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ok&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyObject_IsTrue&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ok&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_False&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_True&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;default&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;__eq__&lt;/code&gt; returns &lt;code&gt;True&lt;/code&gt; only for the exact same object, otherwise&#10;&lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; (letting the other operand or the default identity rule&#10;decide). &lt;code&gt;__ne__&lt;/code&gt; delegates to &lt;code&gt;__eq__&lt;/code&gt; and inverts. Ordering operators&#10;return &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt;, so &lt;code&gt;&amp;lt;&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;&amp;gt;&lt;/code&gt;, etc. raise &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt; by default.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h3 id="attribute-access-pyobject_genericgetattr--pyobject_genericsetattr"&gt;Attribute access: &lt;code&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/code&gt; / &lt;code&gt;PyObject_GenericSetAttr&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyObject_GenericGetAttr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_GenericGetAttrWithDict&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;obj&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The generic getter looks up descriptors on the type, then the instance&#10;&lt;code&gt;__dict__&lt;/code&gt; (if &lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt; is set). Because &lt;code&gt;object&lt;/code&gt; has no&#10;&lt;code&gt;tp_dictoffset&lt;/code&gt;, instances of &lt;code&gt;object&lt;/code&gt; itself have no attributes at all;&#10;&lt;code&gt;obj.x = 1&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;AttributeError&lt;/code&gt;. Subclasses that need attributes&#10;get a dict offset (or managed dicts) from the type machinery.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The one attribute always available is &lt;code&gt;__class__&lt;/code&gt;, provided by the&#10;&lt;code&gt;object_getsets&lt;/code&gt; table:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyGetSetDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_getsets&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__class__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_get_class&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;object_set_class&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDoc_STR&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;the object&amp;#39;s class&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h3 id="__sizeof__"&gt;&lt;code&gt;__sizeof__&lt;/code&gt;&lt;/h3&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object___sizeof___impl&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_ssize_t&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;isize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;isize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_itemsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;isize&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyVarObject_CAST&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ob_size&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;isize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_basicsize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyLong_FromSsize_t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;sys.getsizeof(obj)&lt;/code&gt; reports &lt;code&gt;tp_basicsize + ob_size * tp_itemsize&lt;/code&gt;,&#10;i.e. the allocated size of the instance.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="summary"&gt;Summary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;object&lt;/code&gt; is the root of the hierarchy: a 16-byte (on 64-bit) struct holding&#10;only &lt;code&gt;ob_refcnt&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;ob_type&lt;/code&gt;, with &lt;code&gt;ob_size&lt;/code&gt; added for variable-size&#10;subtypes. &lt;code&gt;PyBaseObject_Type&lt;/code&gt; fills in sensible defaults &amp;ndash; identity-based&#10;equality and hashing, a pointer-based repr, generic attribute access,&#10;no-op init, abstract-class checking in &lt;code&gt;__new__&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;PyObject_Free&lt;/code&gt; as&#10;the deallocator &amp;ndash; that every other type either inherits or overrides. All&#10;of Python&amp;rsquo;s object model rests on these two fields and this one type table.&lt;/p&gt;&#10;</content:encoded></item><item><title>How CPython Implements NotImplemented in C</title><link>https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-notimplemented-is-implemented/</link><pubDate>Tue, 20 Oct 2026 09:00:00 +0000</pubDate><dc:creator>Jay Hubbert</dc:creator><guid isPermaLink="true">https://articles.9j.nz/posts/how-cpython-notimplemented-is-implemented/</guid><category>python</category><category>cpython</category><category>internals</category><category>notimplemented</category><description>The NotImplemented singleton, its NotImplementedType, immortal static storage, the boolean-context guard, and how binary operators and rich comparisons consume it, traced through the CPython 3.15 source.</description><content:encoded>&lt;p&gt;Python&amp;rsquo;s &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; is not an exception and not a function result that&#10;means &amp;ldquo;I gave up.&amp;rdquo; It is a real singleton object of type &lt;code&gt;NotImplementedType&lt;/code&gt;,&#10;returned from operator implementations to tell the interpreter: &amp;ldquo;this operand&#10;combination is not supported by &lt;em&gt;me&lt;/em&gt; &amp;ndash; try the other operand, or fall back.&amp;rdquo;&#10;In CPython that is implemented in &lt;code&gt;Objects/object.c&lt;/code&gt; as a single static&#10;&lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; struct, &lt;code&gt;_Py_NotImplementedStruct&lt;/code&gt;, whose type is&#10;&lt;code&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/code&gt;. This article traces that implementation through the&#10;3.15 source.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="the-type-object"&gt;The type object&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;NotImplementedType&lt;/code&gt; is a plain, non-subclassable-in-practice type whose slot&#10;table is almost entirely zero. The few slots that are set define its identity&#10;and its role as a sentinel:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyVarObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyType_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NotImplementedType&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_basicsize: sizeof(PyObject) */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_itemsize */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_dealloc */&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/*never called*/&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_vectorcall_offset */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_getattr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_setattr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_async */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;NotImplemented_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_repr */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;notimplemented_as_number&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_number */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_sequence */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_as_mapping */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_hash */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_call */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_str */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_TPFLAGS_DEFAULT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_flags */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_doc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_doc */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_base */&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* filled in by PyType_Ready -&amp;gt; object */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_methods */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_init */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_alloc */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* tp_new */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;tp_basicsize&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;0&lt;/code&gt;, which &lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; turns into &lt;code&gt;sizeof(PyObject)&lt;/code&gt;: the&#10;singleton carries no payload at all, it is just a head. &lt;code&gt;tp_base&lt;/code&gt; is &lt;code&gt;0&lt;/code&gt;, so&#10;&lt;code&gt;PyType_Ready&lt;/code&gt; makes &lt;code&gt;object&lt;/code&gt; the base, which is why &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; inherits&#10;the default identity equality and identity hash from &lt;code&gt;object&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The type is exported to Python as &lt;code&gt;types.NotImplementedType&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Modules/_typesmodule.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;EXPORT_STATIC_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NotImplementedType&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="the-singleton"&gt;The singleton&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;There is exactly one instance, statically allocated at compile time:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_NotImplementedStruct&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;_PyObject_HEAD_INIT&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;_PyObject_HEAD_INIT&lt;/code&gt; initializes the refcount to an immortal value, sets the&#10;static-allocation flag, and points &lt;code&gt;ob_type&lt;/code&gt; at &lt;code&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/code&gt;. No&#10;runtime allocation ever happens.&lt;/p&gt;&#10;&lt;p&gt;The public macro resolves to that struct (or, in the limited API 3.13+, to a&#10;borrowed reference from the interpreter&amp;rsquo;s constant table):&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyAPI_DATA&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_NotImplementedStruct&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* Don&amp;#39;t use this directly */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#if defined(Py_LIMITED_API) &amp;amp;&amp;amp; Py_LIMITED_API+0 &amp;gt;= 0x030D0000&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# define Py_NotImplemented Py_GetConstantBorrowed(Py_CONSTANT_NOT_IMPLEMENTED)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#else&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# define Py_NotImplemented (&amp;amp;_Py_NotImplementedStruct)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/code&gt; is the convenience macro for returning it from a C&#10;function. In the limited API older than 3.12 it returns a &lt;em&gt;new&lt;/em&gt; reference; in&#10;3.12+ it returns the immortal singleton directly:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Include/object.h&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#if defined(Py_LIMITED_API) &amp;amp;&amp;amp; Py_LIMITED_API+0 &amp;lt; 0x030c0000&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# define Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED return Py_NewRef(Py_NotImplemented)&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#else&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;# define Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED return Py_NotImplemented&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cp"&gt;#endif&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Because the object is in the interpreter&amp;rsquo;s constant table, it is immortal&#10;(PEP 683) like &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;False&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;constants&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_Py_NoneStruct&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Py_CONSTANT_NONE&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_Py_FalseStruct&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Py_CONSTANT_FALSE&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_Py_TrueStruct&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Py_CONSTANT_TRUE&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_Py_EllipsisObject&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Py_CONSTANT_ELLIPSIS&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;_Py_NotImplementedStruct&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="c1"&gt;// Py_CONSTANT_NOT_IMPLEMENTED&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="the-dealloc-guard"&gt;The dealloc guard&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The singleton&amp;rsquo;s refcount should never reach zero, but CPython defends against&#10;accidental decref-to-zero by re-immortalizing instead of freeing:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;void&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;notimplemented_dealloc&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;notimplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* This should never get called, but we also don&amp;#39;t want to SEGV if&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * we accidentally decref NotImplemented out of existence. Instead,&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="cm"&gt; * since NotImplemented is an immortal object, re-set the reference count. */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;_Py_SetImmortal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;notimplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;This mirrors &lt;code&gt;bool_dealloc&lt;/code&gt; and the &lt;code&gt;None&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;Ellipsis&lt;/code&gt; guards: a statically&#10;allocated immortal object has no real deallocator.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="boolean-context-is-an-error"&gt;Boolean context is an error&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; is deliberately unusable as a truth value. Its &lt;code&gt;tp_as_number&lt;/code&gt;&#10;only fills &lt;code&gt;nb_bool&lt;/code&gt;, and that slot raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;notimplemented_bool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NotImplemented should not be used in a boolean context&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyNumberMethods&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_as_number&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nb_bool&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_bool&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;So &lt;code&gt;if NotImplemented:&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;not NotImplemented&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;bool(NotImplemented)&lt;/code&gt; all&#10;raise &lt;code&gt;TypeError: NotImplemented should not be used in a boolean context&lt;/code&gt;.&#10;This prevents a common bug where a binary operator returns &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt;&#10;and the caller forgets to check for it, treating it as a truthy result.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="repr-and-pickling"&gt;repr and pickling&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;repr(NotImplemented)&lt;/code&gt; is the string &lt;code&gt;&amp;quot;NotImplemented&amp;quot;&lt;/code&gt; (a fresh &lt;code&gt;str&lt;/code&gt;, not a&#10;cached one), and &lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt; returns the same string so unpickling resolves&#10;to the singleton by name:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;NotImplemented_repr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NotImplemented&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;NotImplemented_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_UNUSED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ignored&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyUnicode_FromString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NotImplemented&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyMethodDef&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;notimplemented_methods&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[]&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;&amp;#34;__reduce__&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;NotImplemented_reduce&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;METH_NOARGS&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;},&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;};&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;h2 id="construction-no-arguments"&gt;Construction: no arguments&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;NotImplementedType()&lt;/code&gt; returns the singleton; passing arguments is an error:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;notimplemented_new&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyTypeObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;PyTuple_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;||&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwargs&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyDict_GET_SIZE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyErr_SetString&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyExc_TypeError&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="s"&gt;&amp;#34;NotImplementedType takes no arguments&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;Note that &lt;code&gt;type&lt;/code&gt; is ignored: there is no way to create a second instance, just&#10;like &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;False&lt;/code&gt; for &lt;code&gt;bool&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="how-binary-operators-consume-it"&gt;How binary operators consume it&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;The whole point of the sentinel is the protocol in &lt;code&gt;Objects/abstract.c&lt;/code&gt;. A&#10;binary slot (e.g. &lt;code&gt;nb_add&lt;/code&gt;) may return &lt;code&gt;Py_NotImplemented&lt;/code&gt; to say &amp;ldquo;I don&amp;rsquo;t&#10;know how to do this.&amp;rdquo; &lt;code&gt;binary_op1&lt;/code&gt; then tries the reflected/other operand&amp;rsquo;s&#10;slot, and if everything fails, &lt;code&gt;binary_op&lt;/code&gt; turns the sentinel into a&#10;&lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/abstract.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;binary_op1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op_slot&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;binaryfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;slotv&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* v&amp;#39;s slot, if any */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;binaryfunc&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;slotw&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;...;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* w&amp;#39;s slot, if types differ */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slotv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slotw&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_IsSubtype&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)))&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;slotw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* try w first when w is a subclass */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* can&amp;#39;t do it */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;slotw&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;slotv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* can&amp;#39;t do it */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;slotw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;slotw&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* can&amp;#39;t do it */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* nobody could do it */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;binary_op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op_slot&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;const&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;BINARY_OP1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op_slot&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;binop_type_error&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op_name&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* TypeError */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The same pattern appears in &lt;code&gt;ternary_op&lt;/code&gt; (for &lt;code&gt;pow&lt;/code&gt; with a modulus) and in&#10;&lt;code&gt;do_richcompare&lt;/code&gt; for ordering/comparison operators:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/object.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;do_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyThreadState&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tstate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_IS_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;PyType_IsSubtype&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;checked_reverse_op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_SwappedOp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;!&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;checked_reverse_op&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_TYPE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;tp_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;_Py_SwappedOp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_DECREF&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="cm"&gt;/* default: == / != compare by identity; ordering raises TypeError */&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The default &lt;code&gt;object_richcompare&lt;/code&gt; itself uses &lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; as its &amp;ldquo;I have&#10;nothing to say&amp;rdquo; return value, which is what lets two unrelated objects fall&#10;through to identity equality for &lt;code&gt;==&lt;/code&gt;/&lt;code&gt;!=&lt;/code&gt; and to a &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt; for ordering:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;c&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre tabindex="0" class="chroma"&gt;&lt;code class="language-c" data-lang="c"&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="c1"&gt;// Objects/typeobject.c&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="k"&gt;static&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="nf"&gt;object_richcompare&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="kt"&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;switch&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;op&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_EQ&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;self&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;==&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;other&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_True&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;case&lt;/span&gt; &lt;span class="nl"&gt;Py_NE&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;...&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;default&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;:&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nf"&gt;Py_NewRef&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Py_NotImplemented&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;);&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;break&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt; &lt;span class="k"&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;;&lt;/span&gt;&#10;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="line"&gt;&lt;span class="cl"&gt;&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The slot-wrapper machinery in &lt;code&gt;typeobject.c&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;SLOT1BINFULL&lt;/code&gt;, etc.) likewise&#10;compares returned values against &lt;code&gt;Py_NotImplemented&lt;/code&gt; to decide whether to try&#10;the reflected dunder (&lt;code&gt;__radd__&lt;/code&gt; and friends) or the other operand.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="memory-layout-summary"&gt;Memory layout summary&lt;/h2&gt;&#10;&lt;p&gt;&lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; is just a &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt; head: refcount, flags, and type pointer.&#10;There is no value, no digit array, no buffer:&lt;/p&gt;&#10;&lt;div class="code-block"&gt;&#10; &lt;div class="code-block-head"&gt;&#10; &lt;span class="code-lang"&gt;text&lt;/span&gt;&#10; &lt;button class="code-copy" type="button" data-copy&gt;Copy&lt;/button&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10; &lt;div class="code-block-body"&gt;&#10; &lt;pre tabindex="0"&gt;&lt;code&gt;_Py_NotImplementedStruct&#10;+---------------------------+&#10;| ob_refcnt (immortal) |&#10;+---------------------------+&#10;| ob_flags (static) |&#10;+---------------------------+&#10;| *ob_type (&amp;amp;_PyNotImplemented_Type) |&#10;+---------------------------+&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&#10; &lt;/div&gt;&#10;&lt;/div&gt;&#10;&lt;p&gt;The ABI records its size as 16 bytes on 64-bit builds, matching &lt;code&gt;sizeof(PyObject)&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#10;&lt;h2 id="key-takeaways"&gt;Key takeaways&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;NotImplemented&lt;/code&gt; is a single immortal static &lt;code&gt;PyObject&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;_Py_NotImplementedStruct&lt;/code&gt;, of type &lt;code&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/code&gt;&#10;(&lt;code&gt;NotImplementedType&lt;/code&gt;).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The type is a subclass of &lt;code&gt;object&lt;/code&gt; with almost no slots: only &lt;code&gt;tp_repr&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;tp_as_number&lt;/code&gt; (whose &lt;code&gt;nb_bool&lt;/code&gt; raises &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;), &lt;code&gt;tp_methods&lt;/code&gt;&#10;(&lt;code&gt;__reduce__&lt;/code&gt;), and &lt;code&gt;tp_new&lt;/code&gt; (which takes no arguments and returns the&#10;singleton).&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Py_NotImplemented&lt;/code&gt; resolves to the struct directly in the full API, or to a&#10;borrowed reference from the constant table (&lt;code&gt;Py_CONSTANT_NOT_IMPLEMENTED&lt;/code&gt;,&#10;index 4) in the limited API 3.13+.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;The dealloc guard re-immortalizes instead of freeing.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;Binary/ternary operators and rich comparisons treat a returned&#10;&lt;code&gt;Py_NotImplemented&lt;/code&gt; as &amp;ldquo;try the other operand&amp;rdquo;; if nobody can handle it, the&#10;sentinel is converted into a &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;bool(NotImplemented)&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;if NotImplemented:&lt;/code&gt; raise &lt;code&gt;TypeError&lt;/code&gt; by&#10;construction, catching forgotten sentinel checks.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;&lt;h2 id="further-reading"&gt;Further reading&lt;/h2&gt;&#10;&lt;ul&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/object.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;_PyNotImplemented_Type&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;_Py_NotImplementedStruct&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;NotImplemented_repr&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;notimplemented_new&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;notimplemented_dealloc&lt;/code&gt;,&#10;&lt;code&gt;notimplemented_bool&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;do_richcompare&lt;/code&gt;, and the &lt;code&gt;constants[]&lt;/code&gt; table.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Include/object.h&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;Py_NotImplemented&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;Py_RETURN_NOTIMPLEMENTED&lt;/code&gt;, and&#10;&lt;code&gt;Py_CONSTANT_NOT_IMPLEMENTED&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/abstract.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;binary_op1&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;binary_op&lt;/code&gt;, and &lt;code&gt;ternary_op&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Objects/typeobject.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; &lt;code&gt;object_richcompare&lt;/code&gt; and the &lt;code&gt;SLOT1BINFULL&lt;/code&gt;&#10;machinery.&lt;/li&gt;&#10;&lt;li&gt;&lt;code&gt;Modules/_typesmodule.c&lt;/code&gt; &amp;ndash; export of &lt;code&gt;NotImplementedType&lt;/code&gt;.&lt;/li&gt;&#10;&lt;/ul&gt;&#10;</content:encoded></item></channel></rss>