【深入理解】元组tuple的底层实现（与C++进行对比）

Python虽然没有指针类型，但是处处离不开指针，我们要认识到一点，只要操作系统是用C语言写的，就一定会使用到指针，因为使用某种语言，我们一定会定义变量，就必须申请进程的地址空间，也就注定会用到指针。
所以Python虽然没有指针类型，但是在底层是会大量使用到指针的！下面我们主要来分析元组在底层是如何来实现的，其他关于元组的内容都和list大差不差。

一、元组的底层原理（简单理解）

在学习元组的时候，我们知道元组具有以下的特性

定长的
元组的元素是不可改变的
元组的元素可以是各种类型
若元组中包含可变对象，则可变对象的元素是可以改变的

思考：我们已经知道元组中的元素是不可以被改变的，但是为什么元组中包含一个可改变对象，
如（列表），我们就可以去改变它呢？

其实要理解这个现象，就要从元组的底层原理来展开了，我们可以先简单理解元组直接存的并不是元素对象本身，而是对元素对象的索引，也就是指向每个元素对象的指针！这也解释了为什么Python虽然没有指针类型，却处处离不开指针的原因。

我们现在理解了元组本质上存的是每个元素的指针，那如何来实现元素不变呢？

在C/C++语言中要想实现类似元组的数据结构，就要先考虑元组元素不可变，但前提就必须是元组的每个指针的指向不能变，必须是一个const pointer，只有恒定的指向每个元素才能继续保证指向的元素不变，所以我们会采用指针数组来实现，同时还要保证元组可以存储任意数据类型

C语言模拟元组的结构：

const void* const tuple[];

tuple是一个指针数组，每个元素的类型都是 const void* const 类型
第一个const保证其指向的对象不可变性
第二个const保证指针自身的不可变性
void*保证可以接收各种数据类型的对象的地址，届时只需做强转来增大访问权限即可

【注】事实上，元组的实现比这个复杂的多，我们只是简单理解！

思考：我们理解了元组的不可变性和支持各种类型，那元组是如何保证定长的呢？

其实这个很容易了，在C/C++中，我们可以直接不提供修改、删除、增加的接口就行

思考：为什么元组元素为可变对象（如列表），可变对象的内部元素是可以改变的？

在C语言中就类似这样的场景：

int a = 3;
double d = 3.14;
int arr[] = {1,2,3};
const void* const tuple[] = {&a, &d, arr};

其实这里并不能很好的诠释可变对象的内部元素可以改变，因为上面的代码是都不可改变的

我们可以这样理解：当我们使用Python的元组中存放了一个可变对象时，在底层就会强转为可以改变的权限也就是void* const ，理解成底层自动识别上层用户存放的是否是可变对象即可，不是看可变对象就强转为const type* const ，反之 type* const。

思考：为什么元组采用存放元素对象的指针的方式？