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

  • 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
    • 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 updatesudo 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(_)

  • 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1010x65
LOAD_CONST装载参数1000x64
CALL_FUNCTION调用函数1420x8e
POP_TOP弹栈返回10x01
  • 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
  • 蓝桥->https://www.lanqiao.cn/teache...
  • github->https://github.com/overmind19...
  • gitee->https://gitee.com/overmind198...
  • 视频->https://www.bilibili.com/vide... 作者：oeasy