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Python 虚拟机是否需要 CPU 来执行字节码?字节码是否被转换为机器码,然后 CPU 参与了这个过程?
最佳答案
为了在任何计算机上运行应用程序,其代码必须始终以某种方式转换为机器代码,然后由 CPU 执行。问题在于何时以及如何发生。
让我尝试向您展示 Python 如何有效地执行字节码。
编译器与解释器
想象一下,您计算机中的 CPU 只懂拉丁语。您想向它发送一封包含详细说明或请求的信,但您不会说拉丁语。因此,您将聘请翻译人员:为您将“英语”字母(或您使用的任何语言)翻译成拉丁语的人。
像 C 或 Rust 这样的编译语言会把你的整个字母都翻译成拉丁语,然后真正润色它。结果是一封翻译后的信件,极具诗意并使用复杂的语言。另一方面,像 Python 这样的解释器一次翻译一个单词或一个句子。它更像是您在新闻中遇到的口译员,可以翻译外语人士所说的话。
字节码
从 C、Rust 或 Python 等语言到机器代码的完整翻译过程非常复杂,需要仔分割析原始程序代码。为了避免一遍又一遍地分析您的程序代码,Python 解释器将只执行一次,然后生成与您的 Python 代码非常接近的字节码,但分解为基本元素。
我们来看一个非常简单的 Python 函数:
def f(x):
y = (x + 1)*(x - 1)
return y
此函数中的计算包括几个计算,所有这些都必须以正确的顺序执行。字节码反射(reflect)了这一点:
LOAD_VAR x # x+1
LOAD_CONST 1
ADD
LOAD_VAR x # x-1
LOAD_CONST 1
SUBTRACT
MULTIPLY # ()*()
STORE_VAR y # y = ...
LOAD_VAR y
RETURN
事实上,Python 中的字节码通常是 Python 代码本身的非常接近的表示,只是分解成“原子”简单操作的片段。
LOAD_VAR = 124
,
LOAD_CONST = 100
,
ADD = 23
等。而局部变量和常数值也用数字表示。因此,如果我们分配
x = 01
和
y = 02
,上面的代码变成:
124, 01, 100, 01, 23, 124, 01, 100, 01,
24, 20, 125, 02, 124, 02, 83
执行字节码
0
在这种情况下。但是这里使用的代码仍然是上面介绍的字节码。
def execute(bytecode, consts, vars):
stack = []
for (instr, arg) in bytecode:
if instr == 20:
stack.append(stack.pop() * stack.pop())
elif instr == 23:
stack.append(stack.pop() + stack.pop())
elif instr == 24:
second = stack.pop()
first = stack.pop()
stack.append(first - second)
elif instr == 83:
return stack.pop()
elif instr == 100:
stack.append( consts[arg] )
elif instr == 124:
stack.append( vars[arg] )
elif instr == 125:
vars[arg] = stack.pop()
my_bytecode = [
(124, 1), (100, 1), (23, 0), (124, 1), (100, 1),
(24, 0), (20, 0), (125, 2), (124, 2), (83, 0)
]
my_consts = [ None, 1 ]
my_vars = [ x, 0 ]
execute(my_bytecode, my_consts, my_vars)
您实际上可以查看常量值列表(尽管它们实际上是元组,而不是列表),或者使用以下命令定义局部变量的顺序:
print(f.__code__.co_code) # prints the bytecode
print(f.__code__.co_consts) # prints (None, 1)
print(f.__code__.co_varnames) # prints ('x', 'y')
更方便的是使用
inspect和
dis模块,当然。
关于python - Python 虚拟机是否需要 CPU 来执行字节码?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/61891199/
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