天天看点

python解释执行原理_Python程序的执行原理(1)

1. 过程概述

Python先把代码(.py文件)编译成字节码,交给字节码虚拟机,然后虚拟机一条一条执行字节码指令,从而完成程序的执行。

2. 字节码

字节码在Python虚拟机程序里对应的是PyCodeObject对象。

.pyc文件是字节码在磁盘上的表现形式。

3. pyc文件

PyCodeObject对象的创建时机是模块加载的时候,即import。

Python test.py会对test.py进行编译成字节码并解释执行,但是不会生成test.pyc。

如果test.py加载了其他模块,如import util,Python会对util.py进行编译成字节码,生成util.pyc,然后对字节码解释执行。

如果想生成test.pyc,我们可以使用Python内置模块py_compile来编译。

加载模块时,如果同时存在.py和.pyc,Python会尝试使用.pyc,如果.pyc的编译时间早于.py的修改时间,则重新编译.py并更新.pyc。

4. PyCodeObject

Python代码的编译结果就是PyCodeObject对象。

typedef struct {

PyObject_HEAD

int co_argcount;

int co_nlocals;

int co_stacksize;

int co_flags;

PyObject *co_code;

PyObject *co_consts;

PyObject *co_names;

PyObject *co_varnames;

PyObject *co_freevars;

PyObject *co_cellvars;

PyObject *co_filename;

PyObject *co_name;

int co_firstlineno;

PyObject *co_lnotab;

void *co_zombieframe;

} PyCodeObject;

5. pyc文件格式

加载模块时,模块对应的PyCodeObject对象被写入.pyc文件,格式如下:

6. 分析字节码

6.1 解析PyCodeObject

Python提供了内置函数compile可以编译Python代码和查看PyCodeObject对象,如下:

Python代码[test.py]

s = ”hello”

deffunc():

prints

func()

在Python交互式shell里编译代码得到PyCodeObject对象:

dir(co)已经列出co的各个域,想查看某个域直接在终端输出即可:

test.py的PyCodeObject

co.co_argcount0

co.co_nlocals 0

co.co_names (‘s’, ’func’)

co.co_varnames (‘s’, ’func’)

co.co_consts (‘hello’,

,None)

co.co_code ’d\x00\x00Z\x00\x00d\x01\x00\x84\x00\x00Z\x01\x00e\x01\x00\x83\x00\x00\x01d\x02\x00S’

Python解释器会为函数也生成的字节码PyCodeObject对象,见上面的co_consts[1]

func的PyCodeObject

func.co_argcount0

func.co_nlocals 0

func.co_names (‘s’,)

func.co_varnames ()

func.co_consts (None,)

func.co_code ‘t\x00\x00GHd\x00\x00S’

co_code是指令序列,是一串二进制流,它的格式和解析方法见6.2。

6.2 解析指令序列

指令序列co_code的格式

opcodeopargopcodeopcodeoparg…

1 byte

2 bytes

1 byte

1 byte

2 bytes