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Python函數(shù)屬性和PyC詳解

 更新時間：2021年10月19日 15:17:24   作者：駿馬金龍  
這篇文章主要介紹了Python函數(shù)屬性和PyC，分享了相關(guān)代碼示例，小編覺得還是挺不錯的，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下

函數(shù)屬性

python中的函數(shù)是一種對象，它有屬于對象的屬性。除此之外，函數(shù)還可以自定義自己的屬性。注意，屬性是和對象相關(guān)的，和作用域無關(guān)。

自定義屬性

自定義函數(shù)自己的屬性方式很簡單。假設(shè)函數(shù)名稱為myfunc，那么為這個函數(shù)添加一個屬性var1：

myfunc.var1="abc"

那么這個屬性var1就像是全局變量一樣被訪問、修改。但它并不是全局變量。

可以跨模塊自定義函數(shù)的屬性。例如，在b.py中有一個函數(shù)b_func()，然后在a.py中導入這個b.py模塊，可以直接在a.py中設(shè)置并訪問來自b.py中的b_func()的屬性。

import b
b.b_func.var1="hello"
print(b.b_func.var1)  # 輸出hello

查看函數(shù)對象屬性

python函數(shù)是一種對象，是對象就會有對象的屬性?？梢酝ㄟ^如下方式查看函數(shù)對象的屬性：

dir(func_name)

例如，有一個屬性__name__，它表示函數(shù)的名稱：

def f(x):
    y=10
    def g(z):
        return x+y+z
    return g

print(f.__name__)   # 輸出f

還有一個屬性__code__，這個屬性是本文的重點，它表示函數(shù)代碼對象：

print(f.__code__)

輸出：

<code object f at 0x0335B180, file "a.py", line 2>

上面的輸出結(jié)果已經(jīng)指明了__code__也是對象，既然是對象，它就有自己的屬性：

print( dir(f.__code__) )

現(xiàn)在，就可以看到函數(shù)代碼對象相關(guān)的屬性，其中有一類屬性都以co_開頭，表示字節(jié)碼的意思，后文會詳細解釋這些屬性的意義。實際上，并非只有函數(shù)具有這些屬性，所有的代碼塊(code block)都有這些屬性。

[...省略其它非co_屬性...
'co_argcount', 'co_cellvars',
'co_code', 'co_consts',
'co_filename', 'co_firstlineno',
'co_flags', 'co_freevars',
'co_kwonlyargcount', 'co_lnotab',
'co_name', 'co_names', 'co_nlocals',
'co_stacksize', 'co_varnames']

如何查看這些__code__的屬性？使用f.__code__.co_XXX即可。由于dir()返回的是屬性列表，所以下面使用循環(huán)將co_開頭的屬性都輸出出來：

for i in dir(f.__code__):
    if i.startswith("co"):
        print(i+":",eval("f.__code__."+i))

輸出結(jié)果：

co_argcount: 1
co_cellvars: ('x', 'y')
co_code: b'd\x01\x89\x01\x87\x00\x87\x01f\x02d\x02d\x03\x84\x08}\x01|\x01S\x00'
co_consts: (None, 10, <code object g at 0x02FB7338, file "g:/pycode/b.py", line 3>, 'f.<locals>.g')
co_filename: g:/pycode/b.py
co_firstlineno: 1
co_flags: 3
co_freevars: ()
co_kwonlyargcount: 0
co_lnotab: b'\x00\x01\x04\x01\x0e\x02'
co_name: f
co_names: ()
co_nlocals: 2
co_stacksize: 3
co_varnames: ('x', 'g')

此外，還可以使用dis模塊的show_code()函數(shù)來輸出這些信息的整理：

import dis
def f(x):
    y=10
    def g(z):
        return x+y+z
    return g

print(dis.show_code(f))

輸出結(jié)果：

Name:              f
Filename:          g:/pycode/b.py
Argument count:    1
Kw-only arguments: 0
Number of locals:  2
Stack size:        3
Flags:             OPTIMIZED, NEWLOCALS
Constants:
   0: None
   1: 10
   2: <code object g at 0x00A89338, file "g:/pycode/b.py", line 4>
   3: 'f.<locals>.g'
Variable names:
   0: x
   1: g
Cell variables:
   0: x
   1: y
None

__code__屬性的解釋

這些屬性定義在python源碼包的Include/code.h文件中，如有需要，可自行去查看。

另外，這些屬性是代碼塊(code block)的，不限于函數(shù)。但此處以函數(shù)為例進行說明。

由于這些屬性中涉及到了閉包屬性(或者嵌套函數(shù)的屬性)，所以以下面這個a.py文件中的嵌套函數(shù)為例：

import dis
x=3
def f(a,b,*args,c):
    a=3
    y=10
    print(a,b,c,x,y)
    def g(z):
        return a+b+c+x+z
    return g

以下是查看函數(shù)f()和閉包函數(shù)g()的方式：

# f()的show_code結(jié)果
dis.show_code(f)

# f()的co_XXX屬性
for i in dir(f.__code__):
    if i.startswith("co"):
        print(i+":",eval("f.__code__."+i))

# 閉包函數(shù)，注意，傳遞了*args參數(shù)
f1=f(3,4,"arg1","arg2",c=5)

# f1()的show_code結(jié)果
dis.show_code(f1)

# f1()的co_XXX屬性
for i in dir(f1.__code__):
    if i.startswith("co"):
        print(i+":",eval("f1.__code__."+i))

下面將根據(jù)上面查看的結(jié)果解釋各屬性：

co_name

函數(shù)的名稱。

上例中該屬性的值為外層函數(shù)f和閉包函數(shù)g，注意不是f1。

co_filename

函數(shù)定義在哪個文件名中。

上例中為a.py。

co_firstlineno

函數(shù)聲明語句在文件中的第幾行。即def關(guān)鍵字所在的行號。

上例中f()的行號為3，g()的行號為7。

co_consts

該函數(shù)中使用的常量有哪些。python中并沒有專門的常量概念，所有字面意義的數(shù)據(jù)都是常量。

以下是show_code()得到的f()中的常量：

Constants:
   0: None
   1: 3
   2: 10
   3: <code object g at 0x0326B7B0, file "a.py", line 7>
   4: 'f.<locals>.g'

而內(nèi)層函數(shù)g()中沒有常量。

co_kwonlyargcount

keyword-only的參數(shù)個數(shù)。

f()的keyword-only的參數(shù)只有c，所以個數(shù)為1
g()中沒有keyword-only類的參數(shù)，所以為0

co_argcount

除去*args之外的變量總數(shù)。實際上是除去*和**所收集的參數(shù)以及keyword-only類的參數(shù)之后剩余的參數(shù)個數(shù)。換句話說，是*或**前面的位置參數(shù)個數(shù)。

f()中屬于此類參數(shù)的有a和b，所以co_argcount數(shù)值為2
g()中只有一個位置參數(shù)，所以co_argcount數(shù)值為1

co_nlocals

co_varnames

本地變量個數(shù)和它們的名稱，變量名稱收集在元組中。

f()的本地變量個數(shù)為6，元組的內(nèi)容為：('a', 'b', 'c', 'args', 'y', 'g')

g()的本地變量個數(shù)為1，元組的內(nèi)容為：('z',)

co_stacksize
本段函數(shù)需要在?？臻g評估的記錄個數(shù)。換句話說，就是棧空間個數(shù)。

這個怎么計算的，我也不知道。以下是本示例的結(jié)果：

f()的棧空間個數(shù)為6

g()的?？臻g個數(shù)為2

co_names

函數(shù)中保存的名稱符號，一般除了本地變量外，其它需要查找的變量(如其它文件中的函數(shù)名，全局變量等)都需要保存起來。

f()的co_names：

Names:
   0: print
   1: x

g()的co_names：

Names:
   0: x

co_cellvars

co_freevars

這兩個屬性和嵌套函數(shù)(或者閉包有關(guān))，它們是互相對應(yīng)的，所以內(nèi)容完全相同，它們以元組形式存在。

co_cellvars是外層函數(shù)的哪些本地變量被內(nèi)層函數(shù)所引用

co_freevars是內(nèi)層函數(shù)引用了哪些外層函數(shù)的本地變量

對外層函數(shù)來說，co_freevars一定是空元組，對內(nèi)層函數(shù)來說，co_cellvars則一定是空元組。

如果知道自由變量的概念，這個很容易理解。

f()的co_cellvars內(nèi)容： ('a', 'b', 'c')

g()的co_freevars內(nèi)容： ('a', 'b', 'c')

co_code

co_flags

co_lnotab

這3個屬性和python函數(shù)的源代碼編譯成字節(jié)碼有關(guān)，本文不解釋它們。

屬性和字節(jié)碼對象PyCodeObject

對于python，通常都認為它是一種解釋型語言。但實際上它在進行解釋之前，會先進行編譯，會將python源代碼編譯成python的字節(jié)碼(bytecode)，然后在python virtual machine(PVM)中運行這段字節(jié)碼，就像Java一樣。但是PVM相比JVM而言，要更"高級"一些，這個高級的意思和高級語言的意思一樣：離物理機(處理機器碼)的距離更遠，或者說要更加抽象。

源代碼被python編譯器編譯的結(jié)果會保存在內(nèi)存中一個名為PyCodeObject的對象中，當需要運行時，python解釋器開始將其放進PVM中解釋執(zhí)行，執(zhí)行完畢后解釋器會"根據(jù)需要"將這個編譯的結(jié)果對象持久化到二進制文件*.pyc中。下次如果再執(zhí)行，將首先從文件中加載(如果存在的話)。

所謂"根據(jù)需要"是指該py文件是否只運行一次，如果不是，則寫入pyc文件。至少，對于那些模塊文件，都會生成pyc二進制文件。另外，使用compileall模塊，可以強制讓py文件編譯后生成pyc文件。

但需要注意，pyc雖然是字節(jié)碼文件，但并不意味著比py文件執(zhí)行效率更高，它們是一樣的，都是一行行地讀取、解釋、執(zhí)行。pyc唯一比py快的地方在導入，因為它無需編譯的過程，而是直接從文件中加載對象。

py文件中的每一個代碼塊(code block)都有一個屬于自己的PyCodeObject對象。每個代碼塊除了被編譯得到的字節(jié)碼數(shù)據(jù)，還包含這個代碼塊中的常量、變量、棧空間等內(nèi)容，也就是前面解釋的各種co_XXX屬性信息。

pyc文件包含3部分：

  • 4字節(jié)的Magic int，表示pyc的版本信息
  • 4字節(jié)的int，是pyc的產(chǎn)生時間，如果與py文件修改時間不同，則會重新生成
  • PycodeObject對象序列化的內(nèi)容

參考文章：//www.dbjr.com.cn/article/225710.htm

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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