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关于python:python代码是如何执行的

jiezi

解释运行程序 🥊

回顾上次内容

  • py 文件的程序是依照程序

    • 一行行挨排解释执行的
    • 咱们能够 python3 -m pdb hello.py 来对程序调试
    • 调试的目标是去除 bug
    • 别胆怯 bug
    • bug 会有提醒
    • 咱们也就晓得如何 debug 调试

  • 程序执行

    • 程序在文本中从上到下是一行行写的
    • 调试的时候也是从头到尾一行行执行的
    • 然而执行的时候是如何把代码一行行解释执行的呢？

  • 说到底 python3 到底是个啥呢？🤔

    • python3 又是怎么解释 hello.py 的？
    • 这两这节课相当简单
    • 如果感觉太过简单
    • 能够间接跳过
    • 不影响前面的了解 😄
  • 咱们先要看看 python3 对 Guido.py 做了些什么？？？

tokenize

  • 首先把字符分组成词
  • 词法剖析 (lexical analysis) 中
  • 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 token 流

  • 什么是 token 流呢？

    • 首先要晓得什么是 token

token

  • token

    • 令牌

  • 今人说听我号令

    • 号指的是号角

    • 令指的是令牌

      • 急急如律令
      • 令行禁止
  • 怎么把源文件变成一个 token 流呢？

python3 模块

  • 这个货色是 python3 的一个模块
  • 具体怎么运行呢？

token 流

  • 咱们尝试运行

    • python3 -m tokenize guido.py
    • 对 guido.py 进行词法剖析
  • 剖析进去的词 (token) 流长什么样子呢？
  • 这个词怎么了解呢？

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
    • 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)
  • 具体怎么生成这棵 ast 树呢？

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
  • 而后读取 guido.py 并送到 s
  • 而后对于 s 进行语法分析(parse)
  • 不过这乌七八糟堆一起怎么了解呢？

缩进换行

  • 把剖析的后果进行 dump(转储)
  • 目前 lanqiao.cn 下面的 python 是 3.8
  • 这个换行须要在 3.9 以上实现
  • 只能在本地演示一下

缩进演示

  • 这个就是把词组成语法树的样子
  • 然而语法树还不能间接执行
  • 什么能力间接执行呢？

翻译成字节码

  • 字节码 (指令) 能力真正执行
  • 怎么把 ast 转化为字节码 (指令) 呢？
  • 须要编译

  • 从一种语言到另一种语言

    • 从 py 文件
    • 到字节码(指令)
  • 我能够看看这个编译过程么？

compile

  • 这个货色齐全是乱码
  • 我看不懂啊？
  • vi 关上这个这个 pyc 文件

二进制状态

  • :set wrap 设置换行
  • 能够看到他的二进制状态么？

二进制

  • :%!xxd

    • 把文件转化为二进制
  • 切实是看不懂啊
  • 能把这个字节码 (指令) 变成咱们人能看懂的么？

反编译

  • disassembler 这个词由两局部组成

    • dis (反着来的)
    • assembler (汇编语言)

  • 整体就是

    • 把 py 源文件编译成的字节码(指令)
    • 反编译 (disassembler) 成这些字节码对应的助记符(指令的含意)
  • 这能够用么？
  • 去试试！

反编译(dis)

  • python3 -m dis guido.py

  • 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
      • LOAD_CONST 装载参数
      • CALL_FUNCTION 调用函数
      • POP_TOP 弹栈返回
    • 每条指令对应一个字节码
  • 那具体这个 LOAD_NAME 是什么意思呢？

指令

  • 指令对应着一个字节码状态
  • 然而 LOAD_NAME 这条指令
  • 具体对应什么二进制字节状态呢？

二进制状态

  • 咱们找找程序中的 4 条指令对应的字节状态

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
  • 然而 0x83 对应的是 GET_AWAITABLE
  • 显然 00 83 是从表中的 0 号地位获得字符串变量
  • 01 83 是从表中的 1 号地位取字符串
  • 以此类推，直到 05 83

  • 那这些代码到底是什么指令集的呢？

    • 龙芯
    • intel
    • 还是 arm 呢？

虚拟机的虚构 cpu

  • 这些字节码 (bytecode) 对应的是 python 虚拟机下面虚构 cpu 的指令集
  • 怎么还有虚拟机
  • 虚构 cpu 呢？
  • 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)
    • 反编译 失去 指令文件
  • 不过这个指令文件是基于虚拟机的虚构 cpu 的指令集
  • 怎么这么虚呢？🤔
  • 咱们下次再说👋

本文章来自于《oeasy 教您玩转 python》(https://www.lanqiao.cn/course…)中第 6 个试验。

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