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解释运行程序 🥊
回顾上次内容
-
咱们这次设置了断点
- 设置断点的目标是更快地调试
- 调试的目标是去除
bug - 别胆怯
bug - 一步步地总能找到
bug -
这就是程序员基本功
- 调试
debug
- 调试
-
我心中还是有疑难
python3是怎么解释hello.py的？🤔
纯文本
- 咱们的 py 文件是一个纯文本文件
-
关上咱们的 guido.py
- 如果没有就新做一个
- 这外面是一个个的字符
print("1982------Guido in cwi")
print("1995------Guido in cnri")
print("2000------Guido in beopen")
print("2005------Guido in google")
print("2012------Guido in dropbox")
print("2020------Guido in microsoft")- python 怎晓得如何执行呢？
传统文本
- 传统文本的根底也是字符
-
在字符的根底上组织起篇章构造
- 字组成词
- 词组成句
- 句组成段
- 段组成章节
- 最初成书
tokenize
- 首先把一个个字符组成词
-
剖析一下哪些字能够组成词
- 术语叫词法剖析(lexical analysis)
-
把原来的字符流
- 变成了词的流
- token(令牌)流
-
词法剖析之后输入的是一个词 (token) 的流
- 啥是 token 呢？
token
-
token
- 令牌
-
今人说听我号令
-
号指的是
- 号角
- 摔杯为号
- 是一个信号
-
令指的是令牌
- 急急如律令
- 打五十大板
- 令行禁止
-
- 怎么把源文件变成一个词 (token) 流呢？
python3 模块
- 帮忙手册外面有这个内容
- 这个 tokenize 是 python3 的一个模块(module)
- 具体怎么运行呢？
token 流
-
咱们尝试运行
-
python3 -m tokenize guido.py
- -m 代表的是 module 模块
- 对 guido.py 进行词法剖析
-
- 剖析进去的词 (token) 流什么样子呢？
- 这个词的流怎么了解呢？
token 流
- 第 0 行设置了编码格局
-
第 1 行 [0,5) 字符是第 1 行第 1 个 token
- print 是一个 Name(名字)
-
第 1 行 [5,6) 字符是第 1 行第 2 个 token
- (
- (是一个 Operator(操作符)
-
第 1 行 [6,30) 字符是第 1 行第 3 个 token
- “1982——Guido in cwi”
- 这是一个 String(字符串)
-
第 1 行 [30,31) 字符是第 1 行第 4 个 token
- )
- )是一个 Operator(操作符)
-
第 1 行 [31,32) 字符是第 1 行第 5 个 token
- \n
- \n 是一个 NewLine(换行符)
- 换行符意味着第一行完结
- 第 2 行 …
- 词剖析进去之后呢？
组词
-
词剖析进去就是怎么组词的问题
- 哪些词和哪些词先组合
- 哪些词和哪些词后组合
-
生成一棵形象语法树
- AST(Abstract Syntax Tree)
- 我能看看这棵 ast 树么？
引入 ast 模块
- 具体怎么做呢？
流程
-
先把这个 ast 模块导入 (import) 进来
- 第一句就是 import ast
- 回车之后没有任何报错
- 那就是执行胜利了
- 前面也一样
- 没有报错就是执行胜利了
- 而后读取 guido.py 并送到 s
- 而后对于 s 进行语法分析(parse)
- 再把剖析 (parse) 的后果进行转储(dump)
-
看起来有点乱
- 能够清晰一些么？
降级 Python
- 目前 lanqiao.cn 下面的 python 是 3.8
- 这个清晰缩进的格局须要在 3.9 以上实现
- 须要降级
sudo apt update
sudo apt install python3.9- 降级之后就能够应用 Python3.9 了
缩进换行
- 只能在本地演示一下
- 这个就是把词组成语法树的样子
- 如何了解这棵树呢？
- 咱们看一个例子
表达式运算
- 如果给的表达式为 1 2 3
- 联合序为下图
- 前两个先联合
- 失去的后果作为下一个运算的左操作数
- 而后和第 3 个联合
联合序
- 如果把 第一个 * 改成 + 号
- 其余什么也没加
- 表达式是 1 + 2 * 3
- 后两个会先联合
- 失去的后果作为下一个运算的右操作数
- 而后再和 1 进行加法运算
-
有了语法树
- 下一步要做什么呢？
- 这棵语法树咱们能看懂
- 然而 cpu 须要的是能执行的一条条字节码指令
翻译成字节码
-
要把源程序翻译成字节码能力执行
- 字节码对应着 cpu 的指令
-
怎么把 ast 转化为字节码 (指令) 呢？
- 须要编译(compile)
-
从一种语言到另一种语言
- 从 py 文件
- 到字节码(指令)
- 就是编译
- 我能够看看这个编译过程么？
compile
编译后果
-
编译 (compile) 之后失去是字节码指令文件
- 所以扩展名是 pyc
- 其中 c 代表 compiled
- pyc 是字节码 (bytecode) 文件
- python 虚拟机的虚构 cpu 就能够间接执行了
-
先看看这个 pyc 文件
- 留神他在
__pycache__文件夹下 - cache 的意思是缓存
- pycache 两端各有 2 条下划线(_)
- 留神他在
- 进这个文件夹看看
进入 __pycache__ 文件夹
- 关上 pyc 文件
-
失去的字节码看起来齐全是乱码
- 能够想方法看懂这些字节码么？
- vi 关上这个这个 pyc 文件
二进制状态
- :set wrap 设置换行
- 这样看到了他的字符串状态
- 能够看到他的二进制字节状态么？
机器语言
-
:%!xxd
- 把文件转化为字节状态
-
这纯纯的机器语言字节状态
- 切实是看不懂啊😭
- 这真的是指令么？
- 到底什么是指令呢？
指令
- instruction
- 最早指的是教的行为或者过程
-
计算机领域外面特指指令
- 比方加法指令
- 减法指令
- 能够让 cpu 做特定运算的指令
- 因为计算机只意识 0 和 1
- 所以要把这些加加减减的指令
- 对应到 0 和 1 的二进制状态下来
- 0 和 1 的二进制状态咱们记不住
- 于是有了汇编助记符
- 助记符通知咱们这条 0 和 1 的二进制状态
- 到底对应什么指令
- 助记符的语言就是汇编语言
汇编 assemble
-
assemble 指的是收集、集结
- assembler 指的是装卸工
-
在计算机中特指汇编语言
- 能够让咱们把 0 和 1 的机器指令
- 收集起来造成的助记符汇合
- 就是汇编语言指令集
- 这就是汇编语言和 0101 的对应关系
反编译
- disassemble
-
这个词由两局部组成
-
dis (反着来的)
- dislike
- disgrace
- disagree
-
assembler (汇编语言)
- disassemble 反编译
-
-
把 py 源文件编译成的字节码 (指令) 咱们人类看不明确
- 把这些字节码 (指令) 反编译 (disassemble) 成汇编语言助记符
- 有了助记符咱们就晓得指令的含意了
-
这能够用么？
- 去试试！
反编译(dis)
-
python3 -m dis guido.py
- -m 代表应用模块
- dis 代表反编译(disassemble)
-
咱们能够看见
- 后面是行号
-
每行对应 4 条指令
- LOAD_NAME 装载 (函数) 名字
- LOAD_CONST 装载常量
- CALL_FUNCTION 调用函数
- POP_TOP 弹栈
-
总共 6 句
- 对应 6 组字节码
- 每组两个字节
- 那具体这个 LOAD_NAME 是要做些什么呢？
指令
-
LOAD_NAME
- 把一个值压入堆栈 co_names
- 把 print 这个函数名压入了堆栈
- 一会儿就要调用这个被压入堆栈的 print 函数
-
然而 LOAD_NAME 这条指令
- 具体对应什么二进制字节状态呢？
- 这个去哪里找呢？
python 源头
- python 是从哪里来的呢？
- python 是开源编程语言
- 整个的源代码都是凋谢的
-
咱们能够去 github 找到他的源代码
- https://github.com/python/cpy…
二进制状态
-
搜寻 LOAD_NAME 并且排查
- 找到字节码状态地位
-
指令对应着一个字节码状态值
- https://github.com/python/cpy…
- 这样咱们是否找到
- 4 条指令别离对应的字节状态值
4 条指令
| 指令助记符 | 指令含意 | 十进制状态 | 十六进制状态 |
|---|---|---|---|
| LOAD_NAME | 装载函数名称 | 101 | 0x65 |
| LOAD_CONST | 装载参数 | 100 | 0x64 |
| CALL_FUNCTION | 调用函数 | 142 | 0x8e |
| POP_TOP | 弹栈返回 | 1 | 0x01 |
- 能够找到源代码的对应关系么？
- 如同找到了
-
64XX
- 64 00 是从表中的 00 号地位获得字符串 ”Guido in cwi”
- 64 01 是从表中的 01 号地位取字符串 ”Guido in cnri”
- …
- 以此类推，直到 05 83 取出字符串 ”Guido in microsoft”
-
0x83 对应的是 GET_AWAITABLE
- 可期待地调用
- 那这些二进制代码到底是什么指令集的呢？
- 首先咱们得弄懂什么是指令集呢？
指令集
-
指令集 就是
- 指令的汇合
- 上图是 arm 的指令集
- 也常被称作 arm 架构
- 那什么又是架构呢？
architect
-
architect 本来的英文含意是
- 修建
-
architecture
- 造房子的人
- 就是建筑师
-
在 cpu 畛域
- architect
- architecture
- 指的是什么呢？
架构师
-
架构师
- 软件开发行业从业者的终极状态
- 十分硬核的存在
-
那 python 的字节码用的是什么架构呢？
- arm
- 还是 x86 呢？
虚拟机的虚构 cpu
-
pyc 的这些字节码(bytecode)
- 对应的是 python 虚拟机下面虚构 cpu 的指令集
-
cpu 也能虚构吗？
- 咱们先把这节课总结一下
总结
-
咱们把 python 源文件
- 词法剖析 失去 词流(token stream)
- 语法分析 失去 形象语法树(Abstract Syntax Tree)
- 编译 失去 字节码 (bytecode)
- 字节码咱们看不懂
- 所以反编译 失去 指令文件(opcode)
- 指令文件是基于 python 虚拟机的虚构 cpu 的指令集
- 什么是 python 虚拟机呢？🤔
- 咱们下次再说👋
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- 视频 ->https://www.bilibili.com/vide… 作者：oeasy