Python與Javascript互相調用超詳細講解（2022年1月最新）（二）基本原理Part 2 - 通過翻譯/解釋副語言

目錄

• TL; DR
  • python調javascript
  • javascript調python
• 原理
  • 解析副語言
• 優點
• 缺點

首先要明白的是，javascript和python都是解釋型語言，它們的運作是需要具體的runtime的。

• Python： 我們最常安裝的Python其實是cpython，它有一個基于C的解釋器。除此之外還有像pypy這種解釋器，等等。基本上，不使用cpython作為python的runtime的最大問題就是通過pypi安裝的那些外來包，甚至有一些cpython自己的原生包（像

  collections

  這種）都用不了。
• JavaScript： 常見的運作引擎有google的V8，Mozilla的SpiderMonkey等等，這些引擎可以把JavaScript代碼轉換成機器碼執行。基于這些基礎的運作引擎，我們可以開發支援JS的浏覽器（比如Chrome的JS運作引擎就是V8）；也可以開發功能更多的JS運作環境，比如Node.js，相當于我們不需要一個浏覽器，也可以跑JS代碼。有了Node.js，JS包管理也變得友善許多，如果我們想把開發好的Node.js包再給浏覽器用，就需要把基于Node.js的源代碼編譯成浏覽器支援的JS代碼。

在本文叙述中，假定：

• 主語言： 最終的主程式所用的語言
• 副語言： 不是主語言的另一種語言

例如，python調用js，python就是主語言，js是副語言

适用于：

1. 希望自己的項目不要依賴副語言的runtime。換句話說，python調javascript的時候想隻裝一個python，javascript調用python的時候也不想裝python。
2. 副語言基本是純代碼，沒有用其他底層實作，也沒有引用太多複雜的包。比如，javascript調python，python用了numpy，打咩；python調用javascript，javascript用了一些C++的Node插件，打咩。
3. 主語言和副語言互動很頻繁，且互動的對象很難序列化（比如函數，複雜的類之類的）。
4. 如果是python調用javascript，對運作效率不要有太多要求。

有庫！有庫！有庫！

• Js2Py：

  pip install js2py

  • 優點：
    1. 目前為止最好的JavaScript to python翻譯器了，除了依賴底層C++實作的包的Node.js包，應該基本都可以翻譯，翻譯得還蠻快。
    2. 有翻譯成python的中間結果，翻譯完之後以後再import同一個javascript包的話，會直接調用python版本。
    3. 看起來作者最近還在維護。
  • 缺點：
    1. Javascript部分代碼也比較複雜的時候，會比直接在Node.js裡運作這部分js code慢很多。雖然這個庫裡也實作了一個python的javascript解釋器，能比翻譯器快，但目前它實作的版本裡隻支援運作一段給定的javascript代碼，兩種語言的互動部分的優勢就沒了，期待作者後面加更多新feature吧。
    2. 把它放到自己的應用場景的時候，總有一些小問題，可能需要稍微修改源碼優化。比如：
       • 對Node.js包的安裝-翻譯-調用這部分的pipeline做得不是特别好，影響程式效率。比如說，它翻譯之前要先把基于ES6的包用

         babel

         轉成ES5，但像

         babel

         這樣的依賴項被安裝在了臨時目錄裡，導緻每次打開python程序執行翻譯的時候都要安裝一次。不過，同一個python程序裡翻譯多次不會重複安裝，多個python程序裡多次引用同一個包也不會，後面幾次直接會導入翻譯好的python版本。

       • console.log(a, b, c)

         翻譯之後隻會列印

         a

         ，可能需要改一下

         js2py

         裡console的實作。

• Brython：是python3的javascript解釋器，主要目的是讓浏覽器可以跑python，沒太用過。
• PScript: 把python代碼翻譯成javascript代碼，但正如其包名所說，隻能翻譯純python的簡單腳本（換句話說，隻能翻譯python的一個子集）。
• Transcrypt：python to javascript翻譯器，也隻能翻譯一個子集。
  • 優點： 功能比較全的javascript to python翻譯器。
    1. 雖然隻能翻譯python語言的一個子集，但功能比

       PScript

       還是要全不少的。
    2. 翻譯的時候還有許多宏可以決定要如何翻譯。
  • 缺點：在我删光了我的python代碼裡對

    numpy

    的依賴後，發現

    collections

    包也翻譯不了，遂放棄此路。

由于python和javascript都不是強類型的語言，是以一定程度上也是可以互譯的。其次，由于它們都屬于解釋型語言，是以也可以用主語言實作一個副語言的解釋器，最後統一在主語言的runtime下運作。更深入的原理涉及一些編譯原理的知識，咱也不太懂，就隻按自己的粗淺了解簡單講一下，不詳細展開了，有不對的地方歡迎指正。

這種打不過就加入（……）的方式有兩種實作方法，一種是直接翻譯成主語言，另一種是用主語言寫一個副語言的解釋器。翻譯和解釋的差別在哪兒呢？簡單舉個例子，假如你是個中文母語者：

• 翻譯： 有人跟你說“Go and fetch a book”（副語言），你先在腦中翻譯成中文（主語言）：“去拿本書”，哦……懂了（解析主語言），然後去拿書了（在主語言runtime下執行指令）
• 解釋： 有人跟你說“Go and fetch a book”（副語言），你直接懂了（解析副語言），然後就去拿書了（在主語言runtime下運作）。（這不是我們學外語的理想狀态嘛！）

順便一提，在這個例子裡，編譯型語言就像是，有人早上跟你說“Go and fetch a book”，經過漫長的訓練（編譯和連結），然後你就變成了一個隻會拿書的機器（可執行檔案），這一天裡别人隻要叫你（運作Run），你就會自動去拿書，不需要再跟你說“Go and fetch a book”（源代碼）。

不管是翻譯還是解釋，首先的第一步應該都是要解析副語言。一般情況下可以選擇解析出副語言的抽象文法樹（AST），然後根據抽象文法樹決定如何翻譯，或者如何執行程式。

以副語言為js，即python調用javascript為例。

題外話： javascript有個專門的包esprima.js專門解析js code的AST。Js2Py的作者把它人工翻譯成了Python（強！）：pyjsparser，成功為js翻譯成python打好了基石。

這是

pyjsparser

解析出來的一個AST：

>>> from pyjsparser import parse
>>> parse('const abc = "Hello!"\nconst c = abc')
{
  "type": "Program",
  "body": [
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "declarations": [
        {
          "type": "VariableDeclarator",
          "id": {
            "type": "Identifier",
            "name": "abc"
          },
          "init": {
            "type": "Literal",
            "value": "Hello!",
            "raw": "\"Hello!\""
          }
        }
      ],
      "kind": "const"
    },
    {
      "type": "VariableDeclaration",
      "declarations": [
        {
          "type": "VariableDeclarator",
          "id": {
            "type": "Identifier",
            "name": "c"
          },
          "init": {
            "type": "Identifier",
            "name": "abc"
          }
        }
      ],
      "kind": "const"
    }
  ]
}
           

我們就可以周遊這個AST，然後智能地翻譯出等價的python程式。

比如第一層是程式層，

body

隻有一個元素，說明程式隻有兩行指令，都是定義變量（

"VariableDeclaration"

）。

那麼怎麼定義的呢？從

declarations

可知，每個指令隻定義了一個變量，且類型都是

const

常量（說明後面不允許改變值）。

我們知道定義變量需要知道：（1）變量的名字（2）有無初始值。

第一個變量的名字（

id

）是

abc

，有初始值（

init

），是一個字面量（

Literal

），轉成python的字面量之後值在

value

字段裡，聲明時的原始代碼在

raw

裡。舉個例子，可以簡單地翻譯為

abc = Constant("Hello")

，其中

Constant

是特地為JS定義的常量類型。第二個變量的名字（

id

c

init

），是通過變量定義的，變量的辨別符(

Identifier

)為

abc

。同理，也可以翻譯為

c = Constant(abc)

。

如果是解釋器的話，最後python中隻要有2個常量，名字分别是

abc

和

c

，且值都為

"Hello"

就行，不需要特地關心如何得到這個結果的，甚至于可能，我也不需要實際執行兩次指派。

當然實際使用的時候，翻譯和解釋的實作可能比這複雜得多，但基本都有前人已經做過相關的工作了。

1. 隻需要裝主語言的runtime。對于想把自己的項目作為主語言的插件分發，不要求目标機器一定得有副語言runtime的情況比較适用。舉例子的話，比如想直接線上嘗試python，可以用python到js的翻譯庫或者解釋器，這樣可以不需要裝python也可以運作python，對于把python嵌入浏覽器可能有不錯的效果。
2. 無縫互動！因為最後都在一個體系裡了，再也不用為了傳遞函數和複雜類對象而煩惱。

1. 副語言能支援的包有限。比如python轉成js的時候，甚至很多原生包（如

   collections

   都用不了，更别說

   numpy

   之類的了）；js轉python還好，大概隻要不是底層由C++實作的Node.js包的話，應該都可以翻譯成功。這基本是通過這種原理javascript調用python的瓶頸。
2. 兩種語言運作效率不同。由于Javascript運作速度比python快多了，如果是python調用javascript，在整個項目javascript比重很大，且運作效率又很重要的時候，會慢到不能接受（……），個人覺得這是python通過該原理調用javascript的最大瓶頸。