Python程序運(yùn)行原理圖文解析

更新時(shí)間：2018年02月10日 09:54:00 作者：ITxiaoke

這篇文章主要介紹了Python程序運(yùn)行原理圖文解析，分享了相關(guān)代碼示例，小編覺(jué)得還是挺不錯(cuò)的，具有一定借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

本文研究的主要是Python程序運(yùn)行原理，具體介紹如下。

編譯型語(yǔ)言（C語(yǔ)言為例）

動(dòng)態(tài)型語(yǔ)言

一個(gè)程序是如何運(yùn)行起來(lái)的？比如下面的代碼

#othermodule.py
def add(a, b):
  return a + b

#mainrun.py

import othermodule

a = ['xiaoke', 1, 'python']
a = 'xiaoke string'

def func():
  a = -5
  b = 257 
  print(a + b)

print(a)

if __name__ == '__main__':
  func()
  res = othermodule.add(1, 2)
  print(res)

分析

dir 函數(shù)

Python 的內(nèi)置函數(shù) dir 可以用來(lái)查看一個(gè)命名空間下的所有名字符號(hào)。一個(gè)用處是查看一個(gè)命名空間的所有屬性和方法（這里的命名空間就是指類、函數(shù)、module）。

比如，查看當(dāng)前的命名空間，可以使用 dir()，查看 sys 模塊，可以使用 dir(sys)

def 指令

def func()，在字節(jié)碼指令中就是 MAKE_FUNCTION。
Python 是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，def 實(shí)際上是執(zhí)行一條指令，用來(lái)創(chuàng)建函數(shù)
（class 則是創(chuàng)建類的指令），而不僅僅是個(gè)語(yǔ)法關(guān)鍵字。
函數(shù)并不是事先創(chuàng)建好的，而是執(zhí)行到的時(shí)候才創(chuàng)建的。

def func() 將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名稱為 func 的函數(shù)對(duì)象。
實(shí)際上是先創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)對(duì)象，然后將 func 這個(gè)名稱符號(hào)綁定到這個(gè)函數(shù)上。

pyc文件

pyc 文件是 PyCodeObject 對(duì)象在硬盤上的表現(xiàn)形式。生成pyc文件:

python -m py_compile xx_module.py

pyc文件三大作用

創(chuàng)建時(shí)間，py文件比pyc文件新，則從新生成pyc
magic num做運(yùn)行前版本檢測(cè)，版本不同從新生成pyc
PyCodeObject 對(duì)象

在運(yùn)行期間，編譯結(jié)果也就是 PyCodeObject 對(duì)象，只會(huì)存在于內(nèi)存中，而當(dāng)這個(gè)模塊的 Python 代碼執(zhí)行完后，就會(huì)將編譯結(jié)果保存到了 pyc 文件中，這樣下次就不用編譯，直接加載到內(nèi)存中。

這個(gè) PyCodeObject 對(duì)象包含了 Python 源代碼中的字符串，常量值，以及通過(guò)語(yǔ)法解析后編譯生成的字節(jié)碼指令。PyCodeObject 對(duì)象還會(huì)存儲(chǔ)這些字節(jié)碼指令與原始代碼行號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，就能指明位于哪一行的代碼。

import 指令

import 指令是用來(lái)載入 module 的，如果需要，也會(huì)順道做編譯的事。但 import 指令，還會(huì)做一件重要的事情就是把 import 的那個(gè) module 的代碼執(zhí)行一遍，這件事情很重要。
Python 是解釋執(zhí)行的，連函數(shù)都是執(zhí)行的時(shí)候才創(chuàng)建的。如果不把那個(gè) module 的代碼執(zhí)行一遍，那么 module 里面的函數(shù)都沒(méi)法創(chuàng)建，更別提去調(diào)用這些函數(shù)了。

執(zhí)行代碼的另外一個(gè)重要作用，就是在這個(gè) module 的命名空間中，創(chuàng)建模塊內(nèi)定義的函數(shù)和各種對(duì)象的符號(hào)名稱（也就是變量名），并將其綁定到對(duì)象上，這樣其他 module 才能通過(guò)變量名來(lái)引用這些對(duì)象。

Python 虛擬機(jī)還會(huì)將已經(jīng) import 過(guò)的 module 緩存起來(lái)，放到一個(gè)全局 module 集合 sys.modules 中。
這樣做有一個(gè)好處，即如果程序的在另一個(gè)地方再次 import 這個(gè)模塊，Python 虛擬機(jī)只需要將全局 module 集合中緩存的那個(gè) module 對(duì)象返回即可。