python編譯過程和執行原理
一、編譯過程概述
當我們執行Python程式碼的時候，在Python直譯器用四個過程“拆解”我們的程式碼，最終被CPU執行返回給使用者。
首先當用戶鍵入程式碼交給Python處理的時候會先進行詞法分析，例如使用者鍵入關鍵字或者當輸入關鍵字有誤時，都會被詞法分析所觸發，不正確的程式碼將不會被執行。
下一步Python會進行語法分析，例如當"for i in test:"中，test後面的冒號如果被寫為其他符號，程式碼依舊不會被執行。
下面進入最關鍵的過程，在執行Python前，Python會生成.pyc檔案，這個檔案就是位元組碼，如果我們不小心修改了位元組碼，Python下次重新編譯該程式時會和其上次生成的位元組碼檔案進行比較，如果不匹配則會將被修改過的位元組碼檔案進行覆蓋，以確保每次編譯後位元組碼的準確性。
那麼什麼是位元組碼？位元組碼在Python虛擬機器程式裡對應的是PyCodeObject物件。.pyc檔案是位元組碼在磁碟上的表現形式。簡單來說就是在編譯程式碼的過程中，首先會將程式碼中的函式、類等物件分類處理，然後生成位元組碼檔案。有了位元組碼檔案，CPU可以直接識別字節碼檔案進行處理，接著Python就可執行了。
二、過程圖解
三、編譯位元組碼
Python中有一個內建函式compile()，可以將原始檔編譯成codeobject，首先看這個函式的說明：
compile(...) compile(source, filename, mode[, flags[, dont_inherit]]) -> code object
引數1：原始檔的內容字串
引數2：原始檔名稱
引數3：exec-編譯module，single-編譯一個宣告，eval-編譯一個表示式 一般使用前三個引數就夠了
使用示例：
| 12345678910111213 | #src_file.py#some functiondef f(d=0):c=1print "hello"a=9b=8f()>>> a=open('src_file.py','r').read() #命令列模式中開啟原始檔進行編譯>>> co=compile(a,'src_file','exec')>>>type(co)<type 'code'> #編譯出了codeobject物件 |
四、codeobject物件的屬性
codeobject有哪些變數，接上節的內容分析一下：
| 1234567891011121314151617181920212223 | >>>print co.co_names #所有的符號名稱('f','a','b')>>>print co.co_name #模組名、函式名、類名<module>>>>print co.co_consts #常量集合、函式f和兩個int常量a,b，d(0, <code object f at 0xb7273b18,file "src_file", line 2>,9,8,None)>>>print co.co_consts[1].co_varnames #可以看到f函式也是一個codeobject,列印f中的區域性變數('c',)>>>print co.co_code #位元組碼指令dZdZdZedS>>>print co.co_consts[1].co_firstlineno #程式碼塊在檔案中的起始行號2>>>print co.co_stacksize #程式碼棧大小2>>>print co.co_filename #檔名src_file #模組名、函式名、類名 |
codeobject的co_code代表了位元組碼，這個位元組碼有什麼含義？我們可以使用dis模組進行python的反編譯：
| 123456789101112131415161718 | import disdis.dis(co)>>> output2 0 LOAD_CONST 0 (0)3 LOAD_CONST 1 (<codeobject f at 0xb7273b18,file "src_file", line 2>)6 MAKE_FUNCTION 19 STORE_NAME 0 (f)5 12 LOAD_CONST 2 (9)15 STORE_NAME 1 (a)6 18 LOAD_CONST 3 (8)21 STORE_NAME 2 (b)7 24 LOAD_NAME 0 (f)27 CALL_FUNCTION 0
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