python代码是如何执行的? python代码运行按哪个键
解释运行程序
回忆上次内容
- py 文件的程序是按照顺序
- 一行行挨排解释执行的
- 我们可以 python3 -m pdb hello.py 来对程序调试
- 调试的目的是去除 bug
- 别害怕 bug
- bug 会有提示
- 我们也就知道如何 debug 调试
- 顺序执行
- 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
- 但是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？
- 这两这节课相当复杂
- 如果感觉太过复杂
- 可以直接跳过
- 不影响后面的理解
- 我们先要看看python3对Guido.py做了些什么？？？
tokenize
- 首先把字符分组成词
- 词法分析(lexical analysis)中
- 把原来的字符流
- 变成了词的流
- token(令牌)流
- 词法分析之后输出的是一个token流
- 什么是token流呢？
- 首先要知道什么是token
token
- token
- 令牌
- 古人说听我号令
- 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
- 这个东西是python3的一个模块
- 具体怎么运行呢？
token流
- 我们尝试运行
- python3 -m tokenize guido.py
- 对guido.py进行词法分析
- 分析出来的词(token)流长什么样子呢？
- 这个词怎么理解呢？
token流
- 第0行设置了编码格式
- 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结束
- 第2行...
- 词分析出来之后呢？
组词
- 词分析出来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
- 生成一棵抽象语法树
- 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
- 然后读取guido.py并送到s
- 然后对于s进行语法分析(parse)
- 不过这乱七八糟堆一起怎么理解呢？
缩进换行
- 把分析的结果进行dump(转储)
- 目前lanqiao.cn上面的python是3.8
- 这个换行需要在3.9以上完成
- 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
- 但是语法树还不能直接执行
- 什么才能直接执行呢？
翻译成字节码
- 字节码(指令)才能真正执行
- 怎么把ast转化为字节码(指令)呢？
- 需要编译
- 从一种语言到另一种语言
- 从py文件
- 到字节码(指令)
- 我可以看看这个编译过程么？
compile
- 这个东西完全是乱码
- 我看不懂啊？
- vi打开这个这个pyc文件
二进制形态
- :set wrap设置换行
- 可以看到他的二进制形态么？
二进制
- :%!xxd
- 把文件转化为二进制
- 实在是看不懂啊
- 能把这个字节码(指令)变成我们人能看懂的么？
反编译
- disassembler这个词由两部分组成
- 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(指令的含义)
- 这可以用么？
- 去试试！
反编译(dis)
- python3 -m dis guido.py
- 我们可以看见
- 前面是行号
- 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
- 但是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
- 我们找找程序中的4条指令对应的字节状态
4条指令
指令助记符 | 指令含义 | 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 |
- 可以找到源代码的对应关系么？
- 好像找到了
- 但是0x83 对应的是 GET_AWAITABLE
- 显然00 83是从表中的0号位置取得字符串变量
- 01 83是从表中的1号位置取字符串
- 以此类推，直到05 83
- 那这些代码究竟是什么指令集的呢？
- 龙芯
- intel
- 还是arm呢？
虚拟机的虚拟cpu
- 这些字节码(bytecode)对应的是python虚拟机上面虚拟cpu的指令集
- 怎么还有虚拟机
- 虚拟cpu呢？
- 我们先把这节课总结一下
总结
- 我们把python源文件
- 词法分析 得到 词流(token stream)
- 语法分析 得到 抽象语法树(Abstract Syntax Tree)
- 编译 得到 字节码 (bytecode)
- 反编译 得到 指令文件
- 不过这个指令文件是基于虚拟机的虚拟cpu的指令集
- 怎么这么虚呢？
- 我们下次再说
本文章来自于《oeasy教您玩转python》(https://www.lanqiao.cn/courses/3584)中第6个实验。