关于编译器构造：Python编译/解释过程

Python Compilation/Interpretation Process

我试图更清楚地理解python编译器/解释器进程。不幸的是，我没有参加口译课，也没有读过很多关于它们的内容。

基本上，我现在理解的是.py文件中的Python代码首先编译成python字节码(我假设偶尔会看到.pyc文件？)。接下来，字节码被编译成机器代码，这是处理器实际理解的语言。
差不多，我已经读过这个帖子为什么python在解释前将源代码编译成字节码？

有人能给我一个很好的解释整个过程，记住我对编译器/解释器的了解几乎不存在吗？或者，如果这不可能，也许给我一些资源，快速概述编译器/解释器？

谢谢

相关讨论

字节码实际上并不解释为机器代码，除非你使用一些奇特的实现，如pypy。

除此之外，您的描述是正确的。字节码被加载到Python运行时并由虚拟机解释，虚拟机是一段代码，它读取字节码中的每条指令并执行指示的任何操作。您可以使用dis模块查看此字节码，如下所示：

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>>> def fib(n): return n if n < 2 else fib(n - 2) + fib(n - 1)
...
>>> fib(10)
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>>> import dis
>>> dis.dis(fib)
1 0 LOAD_FAST 0 (n)
3 LOAD_CONST 1 (2)
6 COMPARE_OP 0 (<)
9 JUMP_IF_FALSE 5 (to 17)
12 POP_TOP
13 LOAD_FAST 0 (n)
16 RETURN_VALUE
>> 17 POP_TOP
18 LOAD_GLOBAL 0 (fib)
21 LOAD_FAST 0 (n)
24 LOAD_CONST 1 (2)
27 BINARY_SUBTRACT
28 CALL_FUNCTION 1
31 LOAD_GLOBAL 0 (fib)
34 LOAD_FAST 0 (n)
37 LOAD_CONST 2 (1)
40 BINARY_SUBTRACT
41 CALL_FUNCTION 1
44 BINARY_ADD
45 RETURN_VALUE
>>>

详细解释

了解上述代码永远不会被CPU执行是非常重要的;也不会转换成某种东西(至少不是Python的官方C实现)。 CPU执行虚拟机代码，该代码执行字节码指令所指示的工作。当解释器想要执行fib函数时，它会一次读取一条指令，并执行它们告诉它的操作。它查看第一条指令LOAD_FAST 0，从而从参数保存的地方获取参数0(n传递给fib)并将其推送到解释器的堆栈(Python的解释器是堆栈机器)。在读取下一条指令LOAD_CONST 1时，它从函数拥有的常量集合中获取常数1，在这种情况下恰好是数字2，并将其推送到堆栈中。你实际上可以看到这些常量：

1 2	>>> fib.func_code.co_consts (None, 2, 1)

下一条指令COMPARE_OP 0告诉解释器弹出两个最顶层的堆栈元素并在它们之间执行不等式比较，将布尔结果推回堆栈。第四条指令根据布尔值确定是跳过五条指令还是继续执行下一条指令。所有这些措辞都解释了fib中条件表达式的if n < 2部分。对于您来说，弄清楚fib字节码的其余部分的含义和行为将是一个非常有益的练习。唯一一个，我不确定是POP_TOP;我猜测JUMP_IF_FALSE被定义为将其布尔参数留在堆栈上而不是弹出它，因此必须明确地弹出它。

更有启发性的是检查fib的原始字节码，从而：

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>>> code = fib.func_code.co_code
>>> code
'|\x00\x00d\x01\x00j\x00\x00o\x05\x00\x01|\x00\x00S\x01t\x00\x00|\x00\x00d\x01\x00\x18\x83\x01\x00t\x00\x00|\x00\x00d\x02\x00\x18\x83\x01\x00\x17S'
>>> import opcode
>>> op = code[0]
>>> op
'|'
>>> op = ord(op)
>>> op
124
>>> opcode.opname[op]
'LOAD_FAST'
>>>

因此，您可以看到字节码的第一个字节是LOAD_FAST指令。下一对字节'\x00\x00'(16位中的数字0)是LOAD_FAST的参数，并告诉字节码解释器将参数0加载到堆栈上。