目次
質問:
1. 実行プロセス
2. バイトコード
3. ソース コードのコンパイル
3 つのコンパイル モード:
4. PyCodeObject
5. 反编译
6. pyc
ホームページ バックエンド開発 Python チュートリアル Python プログラムの実行プロセスには、ソース コードをバイトコードに変換 (つまりコンパイル) し、バイトコードを実行することが含まれます。

Python プログラムの実行プロセスには、ソース コードをバイトコードに変換 (つまりコンパイル) し、バイトコードを実行することが含まれます。

May 09, 2023 pm 04:37 PM
python

質問:

私たちは、テキストを処理したり、システム管理作業を行ったりするために、毎日いくつかの Python プログラムを作成する必要があります。プログラムを作成した後は、Python コマンドを入力してプログラムを起動し、実行を開始するだけです。

$ python some-program.py
ログイン後にコピー

では、テキスト形式の .py ファイルを、どのようにして段階的に変換できるものに変換するのでしょうか。 CPU によって実行されますか? 機械語命令はどうですか?また、プログラムの実行中に .pyc ファイルが生成されることがありますが、これらのファイルの機能は何ですか?

1. 実行プロセス

Python は動作的にはシェル スクリプトのようなインタプリタ言語に似ていますが、実際には、Python プログラムの実行原理は Java や Java と本質的に同じです。 C# と 仮想マシン および バイトコード について要約できます。 Python は 2 つのステップでプログラムを実行します。まずプログラム コードをバイトコードにコンパイルし、次に仮想マシンを起動してバイトコードを実行します。

Python プログラムの実行プロセスには、ソース コードをバイトコードに変換 (つまりコンパイル) し、バイトコードを実行することが含まれます。

Python コマンドは、 Python インタープリターですが、他のスクリプト言語インタープリターとは根本的に異なります。実際、Python インタプリタは コンパイラ 仮想マシン で構成されます。 Python インタプリタが開始されると、主に次の 2 つのステップが実行されます:

コンパイラは、.py ファイル内の Python ソース コードをバイトコードにコンパイルし、仮想マシンはコンパイラによって生成されたバイトコードを 1 行ずつ実行します。

したがって、.py ファイル内の Python ステートメントは、機械語命令に直接変換されるのではなく、Python バイトコードに変換されます。

2. バイトコード

Python プログラムのコンパイル結果はバイトコードであり、Python の動作に関連する多くの内容が含まれています。したがって、Python 仮想マシンの動作メカニズムを深く理解する場合でも、Python プログラムの動作効率を最適化する場合でも、バイトコードは重要なコンテンツです。では、Python のバイトコードはどのようなものでしょうか? Python プログラムのバイトコードはどのように取得できますか? Python には、ソース コードを即座にコンパイルするための組み込み関数 apply が用意されています。コンパイル対象のソースコードをパラメータとしてcompile関数を呼び出すだけで、ソースコードのコンパイル結果を取得できます。

3. ソース コードのコンパイル

以下では、compile 関数を使用してプログラムをコンパイルします:

ソース コードは、demo.py ファイルに保存されます:

PI = 3.14

def circle_area(r):
    return PI * r ** 2

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def say(self):
        print('i am', self.name)
ログイン後にコピー

コンパイル 以前は、ソース コードをファイルから読み取る必要がありました:

>>> text = open('D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py').read()
>>> print(text)
PI = 3.14

def circle_area(r):
    return PI * r ** 2

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def say(self):
        print('i am', self.name)
ログイン後にコピー

次に、コンパイル関数を呼び出してソース コードをコンパイルします:

>>> result = compile(text,'D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py', 'exec')
ログイン後にコピー

コンパイルには 3 つの必須パラメーターがあります。 function:

source : コンパイルするソース コード

filename: ソース コードが配置されているファイル名

mode: コンパイル モード。exec は、ソース コードをコンパイルすることを意味します。 module

3 つのコンパイル モード:

exec: モジュールのソース コードをコンパイルするために使用されます

single: 単一の Python ステートメントを (対話的に) コンパイルするために使用されます

eval : eval 式のコンパイルに使用されます

4. PyCodeObject

コンパイル関数を通じて、最終的なソース コードのコンパイル結果結果を取得します:

>>> result
<code object <module> at 0x000001DEC2FCF680, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 1>
>>> result.__class__
<class &#39;code&#39;>
ログイン後にコピー

最後にコード タイプを取得しますオブジェクトであり、その対応する基礎構造は PyCodeObject です。

PyCodeObject のソース コードは次のとおりです。

/* Bytecode object */
struct PyCodeObject {
    PyObject_HEAD
    int co_argcount;            /* #arguments, except *args */
    int co_posonlyargcount;     /* #positional only arguments */
    int co_kwonlyargcount;      /* #keyword only arguments */
    int co_nlocals;             /* #local variables */
    int co_stacksize;           /* #entries needed for evaluation stack */
    int co_flags;               /* CO_..., see below */
    int co_firstlineno;         /* first source line number */
    PyObject *co_code;          /* instruction opcodes */
    PyObject *co_consts;        /* list (constants used) */
    PyObject *co_names;         /* list of strings (names used) */
    PyObject *co_varnames;      /* tuple of strings (local variable names) */
    PyObject *co_freevars;      /* tuple of strings (free variable names) */
    PyObject *co_cellvars;      /* tuple of strings (cell variable names) */
    /* The rest aren&#39;t used in either hash or comparisons, except for co_name,
       used in both. This is done to preserve the name and line number
       for tracebacks and debuggers; otherwise, constant de-duplication
       would collapse identical functions/lambdas defined on different lines.
    */
    Py_ssize_t *co_cell2arg;    /* Maps cell vars which are arguments. */
    PyObject *co_filename;      /* unicode (where it was loaded from) */
    PyObject *co_name;          /* unicode (name, for reference) */
    PyObject *co_linetable;     /* string (encoding addr<->lineno mapping) See
                                   Objects/lnotab_notes.txt for details. */
    void *co_zombieframe;       /* for optimization only (see frameobject.c) */
    PyObject *co_weakreflist;   /* to support weakrefs to code objects */
    /* Scratch space for extra data relating to the code object.
       Type is a void* to keep the format private in codeobject.c to force
       people to go through the proper APIs. */
    void *co_extra;

    /* Per opcodes just-in-time cache
     *
     * To reduce cache size, we use indirect mapping from opcode index to
     * cache object:
     *   cache = co_opcache[co_opcache_map[next_instr - first_instr] - 1]
     */

    // co_opcache_map is indexed by (next_instr - first_instr).
    //  * 0 means there is no cache for this opcode.
    //  * n > 0 means there is cache in co_opcache[n-1].
    unsigned char *co_opcache_map;
    _PyOpcache *co_opcache;
    int co_opcache_flag;  // used to determine when create a cache.
    unsigned char co_opcache_size;  // length of co_opcache.
};
ログイン後にコピー

コード オブジェクト PyCodeObject は、バイトコードと定数、名前、コードに関係するものなど。主要なフィールドは次のとおりです:

#FieldPurpose##co_argcountco_kwonlyargcountco_nlocalsco_stacksizeco_flagsco_firstlinenoco_code#co_consts定数リストco_names名前リストco_varnamesローカル変数名のリスト

下面打印看一下这些字段对应的数据:

通过co_code字段获得字节码:

>>> result.co_code
b&#39;d\x00Z\x00d\x01d\x02\x84\x00Z\x01G\x00d\x03d\x04\x84\x00d\x04e\x02\x83\x03Z\x03d\x05S\x00&#39;
ログイン後にコピー

通过co_names字段获得代码对象涉及的所有名字:

>>> result.co_names
(&#39;PI&#39;, &#39;circle_area&#39;, &#39;object&#39;, &#39;Person&#39;)
ログイン後にコピー

通过co_consts字段获得代码对象涉及的所有常量:

>>> result.co_consts
(3.14, <code object circle_area at 0x0000023D04D3F310, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 3>, &#39;circle_area&#39;, <code object Person at 0x0000023D04D3F5D0, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 6>, &#39;Person&#39;, None)
ログイン後にコピー

可以看到,常量列表中还有两个代码对象,其中一个是circle_area函数体,另一个是Person类定义体。对应Python中作用域的划分方式,可以自然联想到:每个作用域对应一个代码对象。如果这个假设成立,那么Person代码对象的常量列表中应该还包括两个代码对象:init函数体和say函数体。下面取出Person类代码对象来看一下:

>>> person_code = result.co_consts[3]
>>> person_code
<code object Person at 0x0000023D04D3F5D0, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 6>
>>> person_code.co_consts
(&#39;Person&#39;, <code object __init__ at 0x0000023D04D3F470, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 7>, &#39;Person.__init__&#39;, <code object say at 0x0000023D04D3F520, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 10>, &#39;Person.say&#39;, None)
ログイン後にコピー

因此,我们得出结论:Python源码编译后,每个作用域都对应着一个代码对象,子作用域代码对象位于父作用域代码对象的常量列表里,层级一一对应。

Python プログラムの実行プロセスには、ソース コードをバイトコードに変換 (つまりコンパイル) し、バイトコードを実行することが含まれます。

至此,我们对Python源码的编译结果——代码对象PyCodeObject有了最基本的认识,后续会在虚拟机、函数机制、类机制中进一步学习。

5. 反编译

字节码是一串不可读的字节序列,跟二进制机器码一样。如果想读懂机器码,可以将其反汇编,那么字节码可以反编译吗?

通过dis模块可以将字节码反编译:

>>> import dis
>>> dis.dis(result.co_code)
 0 LOAD_CONST               0 (0)
 2 STORE_NAME               0 (0)
 4 LOAD_CONST               1 (1)
 6 LOAD_CONST               2 (2)
 8 MAKE_FUNCTION            0
10 STORE_NAME               1 (1)
12 LOAD_BUILD_CLASS
14 LOAD_CONST               3 (3)
16 LOAD_CONST               4 (4)
18 MAKE_FUNCTION            0
20 LOAD_CONST               4 (4)
22 LOAD_NAME                2 (2)
24 CALL_FUNCTION            3
26 STORE_NAME               3 (3)
28 LOAD_CONST               5 (5)
30 RETURN_VALUE
ログイン後にコピー

字节码反编译后的结果和汇编语言很类似。其中,第一列是字节码的偏移量,第二列是指令,第三列是操作数。以第一条字节码为例,LOAD_CONST指令将常量加载进栈,常量下标由操作数给出,而下标为0的常量是:

>>> result.co_consts[0]3.14
ログイン後にコピー

这样,第一条字节码的意义就明确了:将常量3.14加载到栈。

由于代码对象保存了字节码、常量、名字等上下文信息,因此直接对代码对象进行反编译可以得到更清晰的结果:

>>>dis.dis(result)
  1           0 LOAD_CONST               0 (3.14)
              2 STORE_NAME               0 (PI)

  3           4 LOAD_CONST               1 (<code object circle_area at 0x0000023D04D3F310, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 3>)
              6 LOAD_CONST               2 (&#39;circle_area&#39;)
              8 MAKE_FUNCTION            0
             10 STORE_NAME               1 (circle_area)

  6          12 LOAD_BUILD_CLASS
             14 LOAD_CONST               3 (<code object Person at 0x0000023D04D3F5D0, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 6>)
             16 LOAD_CONST               4 (&#39;Person&#39;)
             18 MAKE_FUNCTION            0
             20 LOAD_CONST               4 (&#39;Person&#39;)
             22 LOAD_NAME                2 (object)
             24 CALL_FUNCTION            3
             26 STORE_NAME               3 (Person)
             28 LOAD_CONST               5 (None)
             30 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object circle_area at 0x0000023D04D3F310, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 3>:
  4           0 LOAD_GLOBAL              0 (PI)
              2 LOAD_FAST                0 (r)
              4 LOAD_CONST               1 (2)
              6 BINARY_POWER
              8 BINARY_MULTIPLY
             10 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object Person at 0x0000023D04D3F5D0, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 6>:
  6           0 LOAD_NAME                0 (__name__)
              2 STORE_NAME               1 (__module__)
              4 LOAD_CONST               0 (&#39;Person&#39;)
              6 STORE_NAME               2 (__qualname__)

  7           8 LOAD_CONST               1 (<code object __init__ at 0x0000023D04D3F470, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 7>)
             10 LOAD_CONST               2 (&#39;Person.__init__&#39;)
             12 MAKE_FUNCTION            0
             14 STORE_NAME               3 (__init__)

 10          16 LOAD_CONST               3 (<code object say at 0x0000023D04D3F520, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 10>)
             18 LOAD_CONST               4 (&#39;Person.say&#39;)
             20 MAKE_FUNCTION            0
             22 STORE_NAME               4 (say)
             24 LOAD_CONST               5 (None)
             26 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object __init__ at 0x0000023D04D3F470, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 7>:
  8           0 LOAD_FAST                1 (name)
              2 LOAD_FAST                0 (self)
              4 STORE_ATTR               0 (name)
              6 LOAD_CONST               0 (None)
              8 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object say at 0x0000023D04D3F520, file "D:\myspace\code\pythonCode\mix\demo.py", line 10>:
 11           0 LOAD_GLOBAL              0 (print)
              2 LOAD_CONST               1 (&#39;i am&#39;)
              4 LOAD_FAST                0 (self)
              6 LOAD_ATTR                1 (name)
              8 CALL_FUNCTION            2
             10 POP_TOP
             12 LOAD_CONST               0 (None)
             14 RETURN_VALUE
ログイン後にコピー

操作数指定的常量或名字的实际值在旁边的括号内列出,此外,字节码以语句为单位进行了分组,中间以空行隔开,语句的行号在字节码前面给出。例如PI = 3.14这个语句就被会变成了两条字节码:

  1           0 LOAD_CONST               0 (3.14)
              2 STORE_NAME               0 (PI)
ログイン後にコピー

6. pyc

如果将demo作为模块导入,Python将在demo.py文件所在目录下生成.pyc文件:

>>> import demo
ログイン後にコピー

Python プログラムの実行プロセスには、ソース コードをバイトコードに変換 (つまりコンパイル) し、バイトコードを実行することが含まれます。

pyc文件会保存经过序列化处理的代码对象PyCodeObject。这样一来,Python后续导入demo模块时,直接读取pyc文件并反序列化即可得到代码对象,避免了重复编译导致的开销。只有demo.py有新修改(时间戳比.pyc文件新),Python才会重新编译。

因此,对比Java而言:Python中的.py文件可以类比Java中的.java文件,都是源码文件;而.pyc文件可以类比.class文件,都是编译结果。只不过Java程序需要先用编译器javac命令来编译,再用虚拟机java命令来执行;而Python解释器把这两个过程都完成了。

以上がPython プログラムの実行プロセスには、ソース コードをバイトコードに変換 (つまりコンパイル) し、バイトコードを実行することが含まれます。の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

このウェブサイトの声明
この記事の内容はネチズンが自主的に寄稿したものであり、著作権は原著者に帰属します。このサイトは、それに相当する法的責任を負いません。盗作または侵害の疑いのあるコンテンツを見つけた場合は、admin@php.cn までご連絡ください。

ホットAIツール

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

リアルなヌード写真を作成する AI 搭載アプリ

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

写真から衣服を削除するオンライン AI ツール。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

脱衣画像を無料で

Clothoff.io

Clothoff.io

AI衣類リムーバー

Video Face Swap

Video Face Swap

完全無料の AI 顔交換ツールを使用して、あらゆるビデオの顔を簡単に交換できます。

ホットツール

メモ帳++7.3.1

メモ帳++7.3.1

使いやすく無料のコードエディター

SublimeText3 中国語版

SublimeText3 中国語版

中国語版、とても使いやすい

ゼンドスタジオ 13.0.1

ゼンドスタジオ 13.0.1

強力な PHP 統合開発環境

ドリームウィーバー CS6

ドリームウィーバー CS6

ビジュアル Web 開発ツール

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神レベルのコード編集ソフト(SublimeText3)

PHPおよびPython:さまざまなパラダイムが説明されています PHPおよびPython:さまざまなパラダイムが説明されています Apr 18, 2025 am 12:26 AM

PHPは主に手順プログラミングですが、オブジェクト指向プログラミング(OOP)もサポートしています。 Pythonは、OOP、機能、手続き上のプログラミングなど、さまざまなパラダイムをサポートしています。 PHPはWeb開発に適しており、Pythonはデータ分析や機械学習などのさまざまなアプリケーションに適しています。

PHPとPythonの選択:ガイド PHPとPythonの選択:ガイド Apr 18, 2025 am 12:24 AM

PHPはWeb開発と迅速なプロトタイピングに適しており、Pythonはデータサイエンスと機械学習に適しています。 1.PHPは、単純な構文と迅速な開発に適した動的なWeb開発に使用されます。 2。Pythonには簡潔な構文があり、複数のフィールドに適しており、強力なライブラリエコシステムがあります。

PHPとPython:彼らの歴史を深く掘り下げます PHPとPython:彼らの歴史を深く掘り下げます Apr 18, 2025 am 12:25 AM

PHPは1994年に発信され、Rasmuslerdorfによって開発されました。もともとはウェブサイトの訪問者を追跡するために使用され、サーバー側のスクリプト言語に徐々に進化し、Web開発で広く使用されていました。 Pythonは、1980年代後半にGuidovan Rossumによって開発され、1991年に最初にリリースされました。コードの読みやすさとシンプルさを強調し、科学的コンピューティング、データ分析、その他の分野に適しています。

Python vs. JavaScript:学習曲線と使いやすさ Python vs. JavaScript:学習曲線と使いやすさ Apr 16, 2025 am 12:12 AM

Pythonは、スムーズな学習曲線と簡潔な構文を備えた初心者により適しています。 JavaScriptは、急な学習曲線と柔軟な構文を備えたフロントエンド開発に適しています。 1。Python構文は直感的で、データサイエンスやバックエンド開発に適しています。 2。JavaScriptは柔軟で、フロントエンドおよびサーバー側のプログラミングで広く使用されています。

Sublime Code Pythonを実行する方法 Sublime Code Pythonを実行する方法 Apr 16, 2025 am 08:48 AM

PythonコードをSublimeテキストで実行するには、最初にPythonプラグインをインストールし、次に.pyファイルを作成してコードを書き込み、Ctrl Bを押してコードを実行する必要があります。コードを実行すると、出力がコンソールに表示されます。

vscodeでコードを書く場所 vscodeでコードを書く場所 Apr 15, 2025 pm 09:54 PM

Visual Studioコード(VSCODE)でコードを作成するのはシンプルで使いやすいです。 VSCODEをインストールし、プロジェクトの作成、言語の選択、ファイルの作成、コードの書き込み、保存して実行します。 VSCODEの利点には、クロスプラットフォーム、フリーおよびオープンソース、強力な機能、リッチエクステンション、軽量で高速が含まれます。

Visual StudioコードはPythonで使用できますか Visual StudioコードはPythonで使用できますか Apr 15, 2025 pm 08:18 PM

VSコードはPythonの書き込みに使用でき、Pythonアプリケーションを開発するための理想的なツールになる多くの機能を提供できます。ユーザーは以下を可能にします。Python拡張機能をインストールして、コードの完了、構文の強調表示、デバッグなどの関数を取得できます。デバッガーを使用して、コードを段階的に追跡し、エラーを見つけて修正します。バージョンコントロールのためにGitを統合します。コードフォーマットツールを使用して、コードの一貫性を維持します。糸くずツールを使用して、事前に潜在的な問題を発見します。

メモ帳でPythonを実行する方法 メモ帳でPythonを実行する方法 Apr 16, 2025 pm 07:33 PM

メモ帳でPythonコードを実行するには、Python実行可能ファイルとNPPEXECプラグインをインストールする必要があります。 Pythonをインストールしてパスを追加した後、nppexecプラグインでコマンド「python」とパラメーター "{current_directory} {file_name}"を構成して、メモ帳のショートカットキー「F6」を介してPythonコードを実行します。

See all articles
パラメータの数
キーワードパラメータの数
変数の部分的な数
コードの実行に必要なスタック領域
識別
コードブロックの最初の行番号
命令オペレーションコード、つまりバイトコード