python - python字节码中的load name和load global有什么区别？

Question

load name 接受它的参数，并将 store name 存储在参数指示的位置的 name 的值压入堆栈。 load global 做了类似的事情，但字节码中似乎没有 store global。那么有什么区别以及load global是如何工作的呢

Answer 1

LOAD_NAME 和 LOAD_GLOBAL 之间的区别在于它们在何处搜索给定的 name。

LOAD_NAME

当 Python 遇到 LOAD_NAME 操作码时:

• 它首先在 f_locals 中搜索 - 当前框架对象的本地名称。
• 如果它在 f_locals 中找不到给定的名称，它将继续在 f_globals 中搜索 - 框架对象的全局名称。这些是框架对象周围范围内的名称。
• 如果在f_globals 中没有找到名称，它就会搜索f_builtins。 f_builtins 是 Python 使用的内置名称的字典。
• 如果以上所有方法都失败，Python 会抛出一个NameError。

这里是虚拟机执行LOAD_NAME指令的相关C代码:

    TARGET(LOAD_NAME) {
        PyObject *name = GETITEM(names, oparg);
        PyObject *locals = f->f_locals;
        PyObject *v;
        if (locals == NULL) {
            PyErr_Format(PyExc_SystemError,
                         "no locals when loading %R", name);
            goto error;
        }
        if (PyDict_CheckExact(locals)) {
            v = PyDict_GetItem(locals, name);
            Py_XINCREF(v);
        }
        else {
            v = PyObject_GetItem(locals, name);
            if (v == NULL) {
                if (!PyErr_ExceptionMatches(PyExc_KeyError))
                    goto error;
                PyErr_Clear();
            }
        }
        if (v == NULL) {
            v = PyDict_GetItem(f->f_globals, name);
            Py_XINCREF(v);
            if (v == NULL) {
                if (PyDict_CheckExact(f->f_builtins)) {
                    v = PyDict_GetItem(f->f_builtins, name);
                    if (v == NULL) {
                        format_exc_check_arg(
                                    PyExc_NameError,
                                    NAME_ERROR_MSG, name);
                        goto error;
                    }
                    Py_INCREF(v);
                }
                else {
                    v = PyObject_GetItem(f->f_builtins, name);
                    if (v == NULL) {
                        if (PyErr_ExceptionMatches(PyExc_KeyError))
                            format_exc_check_arg(
                                        PyExc_NameError,
                                        NAME_ERROR_MSG, name);
                        goto error;
                    }
                }
            }
        }
        PUSH(v);
        DISPATCH();
    }

LOAD_GLOBAL

当 Python 遇到 LOAD_GLOBAL 操作码时:

• Python 首先在 f_globals 中搜索名称 - 当前框架对象引用的周围范围内的名称。
• 如果在f_globals 中没有找到名称，它就会搜索f_builtins。 f_builtins 是 Python 使用的内置名称的字典。
• 如果以上所有方法都失败，Python 会抛出一个NameError。

这里是虚拟机执行LOAD_GLOBAL指令的相关C代码:

    TARGET(LOAD_GLOBAL) {
        PyObject *name = GETITEM(names, oparg);
        PyObject *v;
        if (PyDict_CheckExact(f->f_globals)
            && PyDict_CheckExact(f->f_builtins))
        {
            v = _PyDict_LoadGlobal((PyDictObject *)f->f_globals,
                                   (PyDictObject *)f->f_builtins,
                                   name);
            if (v == NULL) {
                if (!_PyErr_OCCURRED()) {
                    /* _PyDict_LoadGlobal() returns NULL without raising
                     * an exception if the key doesn't exist */
                    format_exc_check_arg(PyExc_NameError,
                                         NAME_ERROR_MSG, name);
                }
                goto error;
            }
            Py_INCREF(v);
        }
        else {
            /* Slow-path if globals or builtins is not a dict */

            /* namespace 1: globals */
            v = PyObject_GetItem(f->f_globals, name);
            if (v == NULL) {
                if (!PyErr_ExceptionMatches(PyExc_KeyError))
                    goto error;
                PyErr_Clear();

                /* namespace 2: builtins */
                v = PyObject_GetItem(f->f_builtins, name);
                if (v == NULL) {
                    if (PyErr_ExceptionMatches(PyExc_KeyError))
                        format_exc_check_arg(
                                    PyExc_NameError,
                                    NAME_ERROR_MSG, name);
                    goto error;
                }
            }
        }
        PUSH(v);
        DISPATCH();
    }

那么，有什么区别呢？

正如您可能看到的那样，不同之处在于 LOAD_GLOBAL 直接跳到搜索框架对象的全局名称，而 LOAD_NAME 开始搜索局部名称并使它一路攀升。 LOAD_GLOBAL 操作码对于 Python 已经知道名称不能是本地名称的情况非常有用，因此它会完全跳过搜索本地名称。

注意:如果您想了解更多关于 Python 虚拟机如何工作的信息，请查看 Byterun ，CPython 虚拟机的纯 Python 实现。它还有一个 accompanying article作者:Allison Kaptur。