函数指针类型

调用通过一个函数指针进行，该指针采用以下参数

• PyObject *callable: 被调用对象
• PyObject *const *args: 一个参数向量
• size_t nargs: 参数数量加上可选的标志 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET（见下文）
• PyObject *kwnames: 可能是 NULL，也可能是一个包含关键字参数名称的元组

这是由函数指针类型实现的：typedef PyObject *(*vectorcallfunc)(PyObject *callable, PyObject *const *args, size_t nargs, PyObject *kwnames);

对 PyTypeObject 结构体的更改

未使用的插槽 printfunc tp_print 被替换为 tp_vectorcall_offset。它的类型是 Py_ssize_t。添加了一个新的 tp_flags 标志，_Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL，任何使用 vectorcall 协议的类都必须设置该标志。

如果设置了 _Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL，则 tp_vectorcall_offset 必须是正整数。它是对象中类型为 vectorcallfunc 的 vectorcall 函数指针的偏移量。该指针可能是 NULL，在这种情况下，行为与未设置 _Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL 相同。

The tp_print 插槽被重用为 tp_vectorcall_offset 插槽，以便外部项目更容易将 vectorcall 协议移植到早期 Python 版本。特别是，Cython 项目已表示对此感兴趣（请参阅 https://mail.python.org/pipermail/python-dev/2018-June/153927.html）。

描述符行为

指定了一个额外的类型标志：Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR。

Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR 应该在可调用对象使用描述符协议创建绑定方法类对象时设置。解释器使用此方法来避免在调用方法时创建临时对象（请参阅 _PyObject_GetMethod 和 LOAD_METHOD/CALL_METHOD 操作码）。

具体来说，如果 Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR 针对 type(func) 设置，那么

• func.__get__(obj, cls)(*args, **kwds)（其中 obj 不为 None）必须等效于 func(obj, *args, **kwds)。
• func.__get__(None, cls)(*args, **kwds) 必须等效于 func(*args, **kwds)。

对象 func.__get__(obj, cls) 没有限制。后者不需要实现 vectorcall 协议。

调用

调用采用 ((vectorcallfunc)(((char *)o)+offset))(o, args, n, kwnames) 的形式，其中 offset 是 Py_TYPE(o)->tp_vectorcall_offset。调用者负责创建 kwnames 元组，并确保其中没有重复项。

n 是位置参数数量加上可能存在的 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET 标志。

PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET

如果被调用者允许暂时更改 args[-1]，则应将标志 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET 添加到 n 中。换句话说，如果 args 指向已分配向量中的参数 1，则可以使用此方法。被调用者必须在返回之前恢复 args[-1] 的值。

无论何时它们能够廉价地做到（无需分配），调用者都应鼓励使用 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET。这样做将使绑定方法等可调用对象能够廉价地进行后续调用。字节码解释器已经在堆栈上分配了可调用对象的内存空间，因此它可以免费使用此技巧。

请参阅 [3]，了解被调用者如何使用 PY_VECTORCALL_ARGUMENTS_OFFSET 来避免分配的示例。

为了从参数 n 中获取实际的参数数量，必须使用宏 PyVectorcall_NARGS(n)。这允许进行未来的更改或扩展。

子类化

扩展类型从基类继承类型标志 _Py_TPFLAGS_HAVE_VECTORCALL 和值 tp_vectorcall_offset，前提是它们以与基类相同的方式实现 tp_call。此外，如果 tp_descr_get 以与基类相同的方式实现，则继承标志 Py_TPFLAGS_METHOD_DESCRIPTOR。

堆类型永远不会继承向量调用协议，因为这将不安全（堆类型可以动态更改）。此限制将来可能会解除，但这将需要在 type.__setattribute__ 中对 __call__ 进行特殊处理。

对现有类的更改

类 function、builtin_function_or_method、method_descriptor、method、wrapper_descriptor、method-wrapper 将使用向量调用协议（并非所有这些类将在初始实现中更改）。

对于 builtin_function_or_method 和 method_descriptor（使用 PyMethodDef 数据结构），可以为每个现有的调用约定实现一个特定的向量调用包装器。是否值得这样做还有待观察。

将 vectorcall 协议用于类

对于类 cls，使用 cls(xxx) 创建新实例需要多次调用。对于序列 type.__call__、cls.__new__、cls.__init__ 中的每个调用，至少会创建一个中间对象。因此，对于调用类使用向量调用非常有意义。这实际上意味着为 type 实现向量调用协议。一些最常用的类将使用此协议，可能包括 range、list、str 和 type。

The PyMethodDef 协议和 Argument Clinic

Argument Clinic [4] 自动生成围绕低级可调用对象的包装函数，提供对原始类型的安全拆箱和其他安全检查。Argument Clinic 可以扩展为生成符合新的 vectorcall 协议的包装对象。这将允许执行仅通过一次间接调用从调用者流向 Argument Clinic 生成的包装器，然后流向手工编写的代码。

bpo-29259

PEP 590 接近 bpo-29259 [1] 中提出的内容。主要区别在于本 PEP 将函数指针存储在实例中，而不是在类中。这对在 C 中实现函数更有意义，因为每个实例对应于不同的 C 函数。它还允许优化 type.__call__，而 bpo-29259 则无法做到这一点。

PEP 576 和 PEP 580

PEP 576 和 PEP 580 的目的是使第三方对象既能表达又能高效（与 CPython 对象相当）。本 PEP 的目的是为 CPython 生态系统中的对象调用提供一种统一的方式，这种方式既能表达，又能尽可能高效。

本 PEP 的范围比 PEP 576 更广，它使用变量而不是固定偏移函数指针。底层的调用约定是类似的。因为 PEP 576 仅允许对函数指针进行固定偏移，所以它不允许对任何布局受限的对象进行改进。

PEP 580 提出对用于定义内置函数的 PyMethodDef 协议进行重大更改。本 PEP 以新的调用约定的形式提供了一种更通用、更简单的机制。本 PEP 还扩展了 PyMethodDef 协议，但仅仅是为了正式化现有的约定。

其他被拒绝的方法

考虑了一种更长的、6 个参数的形式，它将向量和可选元组和字典参数组合在一起。但是，发现将它转换为旧的 tp_call 形式的代码过于笨拙且效率低下。此外，由于 x64 Windows 上的寄存器中只传递了 4 个参数，因此这两个额外的参数会带来不可忽略的成本。

还考虑过删除任何特殊情况，并使所有调用使用 tp_call 形式。但是，除非找到一种更有效的方法来创建和销毁元组，以及在较小程度上创建和销毁字典，否则它将过于缓慢。