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程序实质
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python3的程序是一个 5.3M 的可执行文件- 咱们通过 which 命令找到这个 python3.8 的地位
- 将这个 python3.8 复制到咱们的用户目录下
- 这个文件还是可能执行的
-
将这个文件转化为字节状态
- 的确能够转化
- 然而这个文件咱们看不懂啊！！！😭
-
怎么才能看懂这些货色呢？🤔
- 这个货色咱们的确看不懂
-
然而有人能看懂
- 谁呢？
实在的 cpu
-
无论手机还是计算机
- 最外围器件的器件就是 cpu
- 这个货色是个实实在在存在的实体
- 这个 cpu 就能看懂这些字节码吗？
cpu
- cpu 能看懂这些字节码！！！
-
这些字节码
- 咱们看不懂的
- cpu 能看懂
- 这是属于 cpu 的机器语言
- 这就是 cpu 的一条条的机器指令(instruction)
-
机器指令码都是二进制字节模式的
- 咱们尝试把 python3.8 转化为字节表现形式
反汇编 - 汇编语言助记符
# 先把~/python3 对应的机器语言输入为汇编指令模式(反汇编)
objdump -d python3.8 > python3.8.asm
vi python3.8.asm-
这次真的能够看懂了
- 减法(sub)
- 挪动(mov)
- 这些指令
- 能够发现以后零碎的架构 (指令集) 是 x86-64
- 这些和咱们方才的字节状态有关系吗？
比照
- 用 vi 分窗口别离关上关上 python3 和 python3.asm
vi -o python3.8hex python3.8.asm- 下图中上半局部是机器语言
- 上图下半局部是机器语言对应的汇编指令助记符
- ctrl+j、ctrl+k能够高低窗口切换
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咱们来试着找找
- python3.8 文件中
- 机器语言的 0101 和 cpu 的汇编指令的对应关系🧐
找到了
-
上面窗格
- 先跳到第 8 行
- endbr64 意味着 64 位完结分支
- 上面就是第 9 行
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第 9 行
/48 83找到高低的对应关系- 也就是第一条执行的汇编指令 sub
- sub 对应 substract 是减法
- 汇编指令是计算机 cpu 机器指令的助记符
查找对应关系
423000就是初始化 (init) 的 cpu 开始执行指令的地址-
咱们在下面查找 48 83
- 看有没有对应的字节
- /4883 ec08 488b…
- 在下面的窗格中
- 搜寻这些字节状态
-
如同找到了对应关系
- 具体怎么对应的呢？
- 这台计算机用的是什么指令集呢？
- 什么是指令集来着？
指令集
- 指令集就是指令的汇合
- 指令集也叫计算机的架构
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不同架构的 cpu 有不同的指令集
- 咱们目前的这个浏览器外面的零碎用的是
x86-64 - 除此之外
arm、MIPS、RISC-V也是罕用的指令集
- 咱们目前的这个浏览器外面的零碎用的是
- 指令助记符和机器语言到底是则怎么对应的呢？
回到代码
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代码会有不同的
section模块- 入口是
init - 作用是初始化
initialization
- 入口是
-
模块外面是具体的指令
- 比方第一句
48 83 ec 08
- 比方第一句
- 为什么 48 83 就能够代表减法
- 这是谁规定的呢？
查看指令集
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这是 cpu 架构规定的
- 首先要明确到以后机器的 cpu 的架构
- 反汇编外面说是 x86-64
- 到 shell 外面验证一下
- 以后机器所用的架构指令集的确是 x86-64
- 这是谁的架构呢？
搜寻
- 不会了就去搜寻😄
- 去 intel 官网找指令集
查问 x86_64 指令集
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找到 cpu 的手册
- https://www.intel.com/content…
-
能够找到指令和二进制状态之间的关系么？
- 先要找到 x86-64 指令集中 48 83 这条指令
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留神上图中
- 100B 中的 B 是 0 或 1
- 100B 能够是 1000
- 也能够是 1001
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这的确是一条减法指令
- 而且是 8 位立刻数和寄存器的减法运算
逐渐搜寻
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找起来真的很吃力
48 83 ec 08对应sub $0x8,%rsp- 的确是一条减法指令
- 的确是 8 位立刻数和寄存器的减法运算
-
和 objdump 的后果是统一的
- 废话！！！😠
- 除了减法指令 sub 之外
- 还有什么别的指令呢？
更多 cpu 指令
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指令那可还有很多的
- 有运算的
- 有移位的
- 加减乘除都有
-
这些指令的汇合就是指令集
- 指令集就是 cpu 运行的根底！
- 这些机器语言的指令不能在别的指令集架构上运行么？
移植 port
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想在别的指令集架构上运行程序
- 就须要移植(port)
- 移植 (port) 指的是从一种指令集移植到另一种指令集
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从这个词的词源
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能够看出欧美的航海文化根底
- port 港口
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也能够看出咱们的农耕文化根底
- 移植
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- 不移植会如何呢？
不移植
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这是 playstation2 的架构图
- cpu 是 mips 架构的
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不移植的话
- 就是让 x86 架构的 pc
- 去间接执行这些基于 mips 架构的的 0101… 字节码
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就像让一个意大利泥瓦匠看一份中文写成的烹饪书来砌墙
- 鸡同鸭讲
- 驴唇不对马嘴
- 0101 的文件执行进去全是乱的
- 齐全不能用
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而且不全是软件的问题
- 也波及到硬件等方面
- 可能某个寄存器在新架构中基本就不存在
架构师
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这个时候架构师要解决相当多的问题
- 很不容易的
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落实到咱们的 python3.8 游乐场
- 咱们的 python3.8 就是这样的一系列的 cpu 指令
- 能够解释 py 文件的
- python3.8 又是如何解释 py 文件的来着？
python3 执行过程
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不论是 python3.8 这个游乐场
- 还是 hello.py 这个 python 程序
- 都在咱们的硬盘上
- 先得把文件从硬盘读到内存
python3 执行的过程大抵是这样
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先把 python3.8 这个主解释器加载到内存中
- 而后在 x86-64 的 cpu 上执行
- 模拟出一台 python 虚拟机
- 对 py 文件解释执行
- 那为什么 py 程序能够跨架构跨平台呢？
架构的档次
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不同架构的 cpu 都能够运行 python
- risc-v
- arm
- x64
- mips
- 龙芯
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不同零碎的环境都能够运行 python
- win
- mac
- linux
- freebsd
跨架构跨平台原理
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因为 python3.8 的源文件
- 被不同的架构的编译器 编译后
- 被部署到 不同的 cpu 架构和零碎上
- 所以同样的 py 文件被加载之后
- python 程序能够对 py 文件跨架构、跨零碎进行解释执行
- 一次编写到处运行
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不同的架构下
- 汇编指令都不一样
- 怎么能正确解释执行同样的 python 程序呢？
跨架构跨平台原理
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/usr/bin/python3.8自身是二进制文件-
是基于以后操作系统以后架构编译进去的
- 可执行二进制文件
- 不同的架构有不同的编译器
- 不同的编译器编译进去的 python3.8
- 是不同的二进制指令序列
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python3.8构建了一个运行时环境- 这个环境能够解释读到的
python 语句 - 把
python 语句翻译成零碎能读懂输入输出 - 翻译成以后架构可能执行的代码
- 这个环境能够解释读到的
- 而后边解释边执行
- 祝贺您实现了十分烧脑一个试验！
- 咱们去总结吧！！！
总结
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python3的程序是一个 5.3M 的可执行文件python3外面全都是 cpu 指令- 能够执行的那种
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咱们能够把指令对应的汇编找到
objdump -d ~/python3 > python3.asm
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汇编语句是和以后机器架构的指令集相干的
uname -a能够查问指令集
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咱们执行的过程其实就
- 零碎执行
python3这个可执行文件 - 给了
python3一个参数hello.py python3对于hello.py一句句的解释执行- 在显示器输入了
hello world python3执行结束- 把控制权交回给 shell
- 零碎执行
- 这就是咱们执行
hello.py的过程 -
我想输入个略微简单点的货色
- 能够做上面这个框架题目吗？🤔
- 咱们下次再说！👋
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