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。3. pyc文件
PyCodeObject对象的创建时机是模块加载的时候，即import。4. PyCodeObject
Python代码的编译结果就是PyCodeObject对象。
typedef struct {
PyObject_HEAD
int co_argcount; /* 位置参数个数 */
int co_nlocals; /* 局部变量个数 */
int co_stacksize; /* 栈大小 */
int co_flags;
PyObject *co_code; /* 字节码指令序列 */
PyObject *co_consts; /* 所有常量集合 */
PyObject *co_names; /* 所有符号名称集合 */
PyObject *co_varnames; /* 局部变量名称集合 */
PyObject *co_freevars; /* 闭包用的的变量名集合 */
PyObject *co_cellvars; /* 内部嵌套函数引用的变量名集合 */
/* The rest doesn't count for hash/cmp */
PyObject *co_filename; /* 代码所在文件名 */
PyObject *co_name; /* 模块名|函数名|类名 */
int co_firstlineno; /* 代码块在文件中的起始行号 */
PyObject *co_lnotab; /* 字节码指令和行号的对应关系 */
void *co_zombieframe; /* for optimization only (see frameobject.c) */
} PyCodeObject;
typedef struct {
PyObject_HEAD
int co_argcount; /* 位置参数个数 */
int co_nlocals; /* 局部变量个数 */
int co_stacksize; /* 栈大小 */
int co_flags;
PyObject *co_code; /* 字节码指令序列 */
PyObject *co_consts; /* 所有常量集合 */
PyObject *co_names; /* 所有符号名称集合 */
PyObject *co_varnames; /* 局部变量名称集合 */
PyObject *co_freevars; /* 闭包用的的变量名集合 */
PyObject *co_cellvars; /* 内部嵌套函数引用的变量名集合 */
/* The rest doesn't count for hash/cmp */
PyObject *co_filename; /* 代码所在文件名 */
PyObject *co_name; /* 模块名|函数名|类名 */
int co_firstlineno; /* 代码块在文件中的起始行号 */
PyObject *co_lnotab; /* 字节码指令和行号的对应关系 */
void *co_zombieframe; /* for optimization only (see frameobject.c) */
} PyCodeObject;
Nach dem Login kopieren
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
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”
def func():
print s
func()
s = ”hello”
def func():
print s
func()
Nach dem Login kopieren
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_argcount 0
co.co_nlocals 0
co.co_names (‘s', 'func')
co.co_varnames (‘s', 'func')
co.co_consts (‘hello', <code object func at 0x2aaeeec57110, file ”test.py”, line 3>, None)
co.co_code 'd\x00\x00Z\x00\x00d\x01\x00\x84\x00\x00Z\x01\x00e\x01\x00\x83\x00\x00\x01d\x02\x00S'
co.co_argcount 0
co.co_nlocals 0
co.co_names (‘s', 'func')
co.co_varnames (‘s', 'func')
co.co_consts (‘hello', <code object func at 0x2aaeeec57110, file ”test.py”, line 3>, None)
co.co_code 'd\x00\x00Z\x00\x00d\x01\x00\x84\x00\x00Z\x01\x00e\x01\x00\x83\x00\x00\x01d\x02\x00S'
Nach dem Login kopieren
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_argcount 0
func.co_nlocals 0
func.co_names (‘s',)
func.co_varnames ()
func.co_consts (None,)
func.co_code ‘t\x00\x00GHd\x00\x00S'
func.co_argcount 0
func.co_nlocals 0
func.co_names (‘s',)
func.co_varnames ()
func.co_consts (None,)
func.co_code ‘t\x00\x00GHd\x00\x00S'
Nach dem Login kopieren
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
Python内置的dis模块可以解析co_code，如下图：
test.py的指令序列
func函数的指令序列
第一列表示以下几个指令在py文件中的行号;7. 执行字节码
Python虚拟机的原理就是模拟可执行程序再X86机器上的运行，X86的运行时栈帧如下图：
假如test.py用C语言来实现，会是下面这个样子：
const char *s = “hello”;
void func() {
printf(“%s\n”, s);
}
int main() {
func();
return 0;
}
const char *s = “hello”;
void func() {
printf(“%s\n”, s);
}
int main() {
func();
return 0;
}
Nach dem Login kopieren
Python虚拟机的原理就是模拟上述行为。当发生函数调用时，创建新的栈帧，对应Python的实现就是PyFrameObject对象。7.1 PyFrameObject
typedef struct _frame {
PyObject_VAR_HEAD
struct _frame *f_back; /* 调用者的帧 */
PyCodeObject *f_code; /* 帧对应的字节码对象 */
PyObject *f_builtins; /* 内置名字空间 */
PyObject *f_globals; /* 全局名字空间 */
PyObject *f_locals; /* 本地名字空间 */
PyObject **f_valuestack; /* 运行时栈底 */
PyObject **f_stacktop; /* 运行时栈顶 */
…….
}
typedef struct _frame {
PyObject_VAR_HEAD
struct _frame *f_back; /* 调用者的帧 */
PyCodeObject *f_code; /* 帧对应的字节码对象 */
PyObject *f_builtins; /* 内置名字空间 */
PyObject *f_globals; /* 全局名字空间 */
PyObject *f_locals; /* 本地名字空间 */
PyObject **f_valuestack; /* 运行时栈底 */
PyObject **f_stacktop; /* 运行时栈顶 */
…….
}
Nach dem Login kopieren
那么对应Python的运行时栈就是这样子：
7.2 执行指令
执行test.py的字节码时，会先创建一个栈帧，以下用f表示当前栈帧，执行过程注释如下：
test.py的符号名集合和常量集合
co.co_names (‘s', 'func')
co.co_consts (‘hello', <code object func at 0x2aaeeec57110, file ”test.py”, line 3>, None)
co.co_names (‘s', 'func')
co.co_consts (‘hello', <code object func at 0x2aaeeec57110, file ”test.py”, line 3>, None)
Nach dem Login kopieren
test.py的指令序列
上面的CALL_FUNCTION指令执行时，会创建新的栈帧，并执行func的字节码指令，以下用f表示当前栈帧，func的字节码执行过程如下：
func函数的符号名集合和常量集合
func.co_names (‘s',)
func.co_consts (None,)
func.co_names (‘s',)
func.co_consts (None,)
Nach dem Login kopieren
func函数的指令序列
7.3 查看栈帧
如果你想查看当前栈帧，Python提供了sys._getframe()方法可以获取当前栈帧，你只需要在代码里加入代码如下：
def func():
import sys
frame = sys._getframe()
print frame.f_locals
print frame.f_globals
print frame.f_back.f_locals
#你可以打印frame的各个域
print s
Nach dem Login kopieren
Erklärung dieser Website
Der Inhalt dieses Artikels wird freiwillig von Internetnutzern beigesteuert und das Urheberrecht liegt beim ursprünglichen Autor. Diese Website übernimmt keine entsprechende rechtliche Verantwortung. Wenn Sie Inhalte finden, bei denen der Verdacht eines Plagiats oder einer Rechtsverletzung besteht, wenden Sie sich bitte an admin@php.cn
Neueste Artikel des Autors
2024-09-20 15:51:33
2024-09-20 15:47:32
2024-09-20 15:45:32
2024-09-20 15:39:32
2024-09-20 15:38:32
2024-09-20 15:27:32
2024-09-20 15:26:32
2024-09-20 15:12:32
2024-09-20 14:53:01
2024-09-20 14:51:01
