python虚拟机运行的原理是什么 - 行业资讯 - 肥雀云

python虚拟机运行的原理是什么?很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。

,一,过程概述

1, python先把代码(py文件)编译成字节码,交给字节码虚拟机,然后虚拟机会从编译得到的PyCodeObject对象中一条一条执行字节码指令,并在当前的上下文环境中执行这条字节码指令,从而完成程序的执行.Python虚拟机实际上是在模拟操作中执行文件的过程.PyCodeObject对象中包含了字节码指令以及程序的所有静态信息,但没有包含程序运行时的动态信息,执行环境(PyFrameObject)

2,字节码在python虚拟机程序里对应的是PyCodeObject对象,.pyc文件是字节码在磁盘上的表现形式。

3,从整体上看:操作系统中执行程序离不开两个概念:进程和线程.Python中模拟了这两个概念,模拟进程和线程的分别是PyInterpreterState和PyTreadState。即:每个PyThreadState都对应着一个帧栈,python虚拟机在多个线程上切换。当python虚拟机开始执行时,它会先进行一些初始化操作,最后进入PyEval_EvalFramEx函数,它的作用是不断读取编译好的字节码,并一条一条执行,类似CPU执行指令的过程。函数内部主要是一个开关结构,根据字节码的不同执行不同的代码。

,二,关于。佩克文件

PyCodeObject对象的创建时机是模块加载的时候,即导入。

1,执行python测试。py会对test.py进行编译成字节码并解释执行,但不会生成test.pyc
2,如果测试。py中加载了其他模块,如进口urllib2,那么python会对urllib2.py进行编译成字节码,生成urllib2.pyc,然后对字节码解释执行。
3,如果想生成测试。佩克,我们可以使用python内置模块py_compile来编译。
也可以执行命令python - m测试。py这样,就生成了test.pyc
4,加载模块时,如果同时存在py和.pyc, python会使用.pyc运行,如果.pyc的编译时间早于. py的时间,则重新编译. py,并更新。佩克文件。

三、关于PyCodeObject

Python代码的编译结果就是PyCodeObject对象,如下:

typedef struct { 　　,,PyObject_HEAD 　　,,,int co_argcount;,,,,,,,,/*,位置参数个数,*/,,,int co_nlocals;,,,,,,,,,/*,局部变量个数,*/,,,int co_stacksize;,,,,,,,/*,栈大小,*/,,,int co_flags;,,, 　　,,,PyObject * co_code;,,,,,,/*,字节码指令序列,*/,,,PyObject * co_consts;,,,,/*,所有常量集合,*/,,,PyObject * co_names;,,,,,/*,所有符号名称集合,*/,,,PyObject * co_varnames;,,/*,局部变量名称集合,*/,,,PyObject * co_freevars;,,/*,闭包用的变量名集合,*/,,,PyObject * co_cellvars;,,/*,内部嵌套函数引用的变量名集合,*/,,,/*,从而rest 并't count for 散列/cmp */,,,PyObject * co_filename;,,/*,代码所在文件名,*/,,,PyObject * co_name;,,,,,,/*,模块名|函数名|类名,*/,,,int co_firstlineno;,,,,,/*,代码块在文件中的起始行号,*/,,,PyObject * co_lnotab;,,,,/*,字节码指令和行号的对应关系,*/,,,void * co_zombieframe;,,,/*, for optimization only (阅读;frameobject.c) */},PyCodeObject;

,四,执行字节码

Python虚拟机的原理就是模拟可执行程序再X86机器上的运行

假如测试。py用C语言来实现,会是下面这个样子:

const char * s =,“你好”; 　　, 　　void func (), { 　　,,,printf (" % s \ n ",, s); 　　} 　　, 　　int main (), { 　　,,,func (); 　　,,,return 0; 　　}

Python虚拟机的原理就是模拟上述行为。当发生函数调用时,创建新的栈帧,对Python的应实现就是PyFrameObject对象。

PyFrameObject对象创建程序运行时的动态信息,即执行环境,相关源码大致如下:

typedef struct _frame {,, 　　,,,PyObject_VAR_HEAD //霸诵惺闭弧暗拇笮∈遣蝗范ǖ?, 　　,,,struct _frame * f_back;,//执行环境链上的前一个帧,很多个PyFrameObject连接起来形成执行环境链表,, 　　,,,PyCodeObject * f_code;,//PyCodeObject 对象,这个框架就是这个PyCodeObject对象的上下文环境,, 　　,,,PyObject * f_builtins;,//装入的名字空间,, 　　,,,PyObject * f_globals;,,//全球名字空间,, 　　,,,PyObject * f_locals;,,,//当地的名字空间,, 　　,,,PyObject * * f_valuestack;,//霸诵惺闭弧暗恼坏孜恢?, 　　,,,PyObject * * f_stacktop;,,,//霸诵惺闭弧暗恼欢ノ恢?, 　　,,,//,,, 　　,,,int f_lasti;,,//上一条字节码指令在f_code中的偏移位置,, 　　,,,int f_lineno;,//当前字节码对应的源代码行,, 　　,,,//,,, 　　,,,,, 　　,,,//动态内存,维护(局部变量+细胞对象集合+免费对象集合+运行时栈)所需要的空间,, 　　,,,PyObject * f_localsplus [1];,,,, 　　},PyFrameObject;