說說Python程序的執(zhí)行過程

說說Python程序的執(zhí)行過程Python是一門解釋型語言？我初學(xué)Python時，聽到的關(guān)于Python的第一句話就是，Python是一門解釋性語言，我就這樣一直相信下去，直到發(fā)現(xiàn)了*.pyc文件的存在。如果是解釋型語言，那么生成的*.pyc文件是什么呢？c應(yīng)該是compiled的縮寫才對??！為了防止其他學(xué)習(xí)Python的人也被這句話誤解，那么我們就在文中來澄清下這個問題，并且把一些基礎(chǔ)概念給理清。解釋型語言和編譯型語言計算機是不能夠識別高級語言的，所以當(dāng)我們運行一個高級語言程序的時候，就需要一個“翻譯機”來從事把高級語言轉(zhuǎn)變成計算機能讀懂的機器語言的過程。這個過程分成兩類，第一種是編譯，第二種是解釋。編譯型語言在程序執(zhí)行之前，先會通過編譯器對程序執(zhí)行一個編譯的過程，把程序轉(zhuǎn)變成機器語言。運行時就不需要翻譯，而直接執(zhí)行就可以了。最典型的例子就是C語言。解釋型語言就沒有這個編譯的過程，而是在程序運行的時候，通過解釋器對程序逐行作出解釋，然后直接運行，最典型的例子是Ruby。通過以上的例子，我們可以來總結(jié)一下解釋型語言和編譯型語言的優(yōu)缺點，因為編譯型語言在程序運行之前就已經(jīng)對程序做出了“翻譯”，所以在運行時就少掉了“翻譯”的過程，所以效率比較高。但是我們也不能一概而論，一些解釋型語言也可以通過解釋器的優(yōu)化來在對程序做出翻譯時對整個程序做出優(yōu)化，從而在效率上超過編譯型語言。此外，隨著Java等基于虛擬機的語言的興起，我們又不能把語言純粹地分成解釋型和編譯型這兩種。用Java來舉例，Java首先是通過編譯器編譯成字節(jié)碼文件，然后在運行時通過解釋器給解釋成機器文件。所以我們說Java是一種先編譯后解釋的語言。再換成C#，C#首先是通過編譯器將C#文件編譯成IL文件，然后在通過CLR將IL文件編譯成機器文件。所以我們說C#是一門純編譯語言，但是C#是一門需要二次編譯的語言。同理也可等效運用到基于.NET平臺上的其他語言。Python到底是什么其實Python和Java/C#一樣，也是一門基于虛擬機的語言,我們先來從表面上簡單地了解一下Python程序的運行過程吧。當(dāng)我們在命令行中輸入pythonhello.py時，其實是激活了Python的“解釋器”，告訴“解釋器”：你要開始工作了?？墒窃凇敖忉尅敝?，其實執(zhí)行的第一項工作和Java—樣，是編譯。熟悉Java的同學(xué)可以想一下我們在命令行中如何執(zhí)行一個Java的程序：javachello.javajavahello只是我們在用Eclipse之類的IDE時，將這兩部給融合成了一部而已。其實Python也一樣，當(dāng)我們執(zhí)行pythonhello.py時，他也一樣執(zhí)行了這么一個過程，所以我們應(yīng)該這樣來描述Python.Python是一門先編譯后解釋的語言。4.簡述Python的運行過程在說這個問題之前，我們先來說兩個概念，PyCodeObject和pyc文件。我們在硬盤上看到的pyc自然不必多說，而其實PyCodeObject則是Python編譯器真正編譯成的結(jié)果。我們先簡單知道就可以了，繼續(xù)向下看。當(dāng)python程序運行時，編譯的結(jié)果則是保存在位于內(nèi)存中的PyCodeObject中，當(dāng)Python程序運行結(jié)束時，Python解釋器則將PyCodeObject寫回到pyc文件中。當(dāng)python程序第二次運行時，首先程序會在硬盤中尋找pyc文件，如果找到，則直接載入，否則就重復(fù)上面的過程。所以我們應(yīng)該這樣來定位PyCodeObject和pyc文件，我們說pyc文件其實是PyCodeObject的一種持久化保存方式。5.運行一段Python程序我們來寫一段程序?qū)嶋H運行一下:test.py|我們來寫一段程序?qū)嶋H運行一下:test.py|print-StrCs)：print'resjult：^1蔽町if一nans....= [prirrt^strC1helloworld'1^程序本身毫無意義。我們繼續(xù)看:huongxinSQ.ocalItohuongxinSQ.ocalItost*Ztes.t$Istest.pyhuangxirt&locolhas-t $pythan-test.pyresu1七：helloworldhuari3)cin^localhost*-/tes.tS2stest.pyhuan^xin￡Q.Qcalhast"-/test$[然而我們在程序中并沒有看到pyc文件，仍然是test.py孤零零地呆在那！那么我們換一種寫法，我們把print_str方法換到另外的一個python模塊中:HuangMin@tocaEli05t:-/[e￡it中業(yè)四￥4)rtnt_in.pyIdefprirrt^strCs):prirrt'resul七;％s*SfiCs)hijangxin@locdlhost:~/le￡ttest.py.巾rint_m*py■frompriiTLjn prirrt^sfr]if_none- F_jnain__*:prinrt-StrC*lielloworldf)然后運行程序:huari^xinfilacalhwst-/test$pytlwntest.^ryresult:helloworldhuangxin&localhost~/test$Isprintjri.pyprirrtjn.pyetest.pyhuan^xin^lacalhastVtest$[這個時候pyc文件出現(xiàn)了，其實認(rèn)真思考一下不難得到原因，我們考慮一下實際的業(yè)務(wù)情況。pyc的目的是重用回想本文的第二段在解釋編譯型語言和解釋型語言的優(yōu)缺點時，我說編譯型語言的優(yōu)點在于，我們可以在程序運行時不用解釋，而直接利用已經(jīng)"翻譯”過的文件。也就是說，我們之所以要把py文件編譯成pyc文件，最大的優(yōu)點在于我們在運行程序時，不需要重新對該模塊進(jìn)行重新的解釋。所以，我們需要編譯成pyc文件的應(yīng)該是那些可以重用的模塊，這于我們在設(shè)計軟件類時是一樣的目的。所以Python的解釋器認(rèn)為：只有import進(jìn)來的模塊，才是需要被重用的模塊。這個時候也許有人會說，不對??！你的這個問題沒有被解釋通啊，我的test.py不是也需要運行么，雖然不是一個模塊，但是以后我每次運行也可以節(jié)省時間?。K,我們從實際情況出發(fā)，思考下我們在什么時候才可能運行pythonxxx.py文件：執(zhí)行測試時。開啟一個Web進(jìn)程時。執(zhí)行一個程序腳本。我們逐個來說，第一種情況我們就不用多說了，這個時候哪怕所有的文件都沒有pyc文件都是無所謂的。第二種情況，我們試想一個webpy的程序把，我們通常這樣執(zhí)行：huangxrrieQcccilhqs-t-M/n^worfc2yyp8-/ypSArebsite1python匚gk+py￡181hfctpj//0.e.0^;8UV0抑或者:nun.sh|§!/bLn/ba&hpoth?w/User5/huangxirLAnyif?rkZ/^pa/ypK/webstte'ariepy『甘陽胡}/oMfe”pyxkill'pgrqi-f"pythonSfcodepy}*1sleep1echo'stopped'echo*startJsiwmri-feg;-d遠(yuǎn)d-r竄勺在（?）■-al￡7.C.ftLl-卩9ftflZ然后這個程序就類似于一個守護(hù)進(jìn)程一樣一直監(jiān)視著8181/9002端口，而一旦中斷，只可能是程序被殺死，或者其他的意外情況，那么你需要恢復(fù)要做的是把整個的Web服務(wù)重啟。那么既然一直監(jiān)視著，把PyCodeObject—直放在內(nèi)存中就足夠了，完全沒必要持久化到硬盤上。最后一個情況，執(zhí)行一個程序腳本，一個程序的主入口其實很類似于Web程序中的Controller,也就是說，他負(fù)責(zé)的應(yīng)該是Model之間的調(diào)度，而不包含任何的主邏輯在內(nèi)，如我在/kym/archive/2010/07/19/1780407.html中所提到，Controller應(yīng)該就是一個Facade，無任何的細(xì)節(jié)邏輯，只是把參數(shù)轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去而已，那么如果做算法的同學(xué)可以知道，在一段算法腳本中，最容易改變的就是算法的各個參數(shù)，那么這個時候給持久化成pyc文件就未免有些畫蛇添足了。所以我們可以這樣理解Python解釋器的意圖，Python解釋器只把我們可能重用到的模塊持久化成pyc文件。pyc的過期時間說完了pyc文件，可能有人會想到，每次Python的解釋器都把模塊給持久化成了pyc文件，那么當(dāng)我的模塊發(fā)生了改變的時候，是不是都要手動地把以前的pyc文件remove掉呢？當(dāng)然Python的設(shè)計者是不會犯這么白癡的錯誤的。而這個過程其實就取決于PyCodeObject是如何寫入pyc文件中的。我們來看一下import過程的源碼吧:iapcrt?<:|悶訐昭鴨rtlgd-miriMlNPyCwfeMBCt;??,char氣則hranc.^trwrt(tat*Src$uO￡rtfttefMSJUKKMS/*3Ur?Hlndonsusesdifferentperalxs-tonsV■odt-tnode-src5tfl*->stJ5odtA-SJtittC;ftlurcdBjtude-sncstot-Mt^ude&^S^JKUSft&*EJJKRP￡站.IME1扌#endtF科■6pd(diUthciM,mb站J；ifIf?—MJLL^(討(PyJferfcMtnflg)Py$￥S_write5tderr<k*epn'( 刪曲畔卄^etillTl：}PjpHai-shaIJfrLtffLwtfroFile<py?:jnagic,fppPy_WRSHAL_VEflSIt)W)：/?Firstwriteaftfurintiiw*/Fytorshil_W>twLortflltoFilfrCAL.fp,PyJWlUVU._VER5HW；0FytorshcL.i?tw(?oectTeFiicciFysject*jco.gpv_wrsw_versicw；炸艸加畑w如盯協(xié)力{t*(ty.verwsefiofl)Fy$ys_write$t^rr<"ffcanhtwLtcSsd",qwunne);PDun4lu?p HU?/fcl&seCfp);Cvoid^unlink^cpaUvnne)jrrtirm;1Z*HmwriteUtetruentm(asd3Z■誡土fi^ldD*/住諭樹?>_44.戲；一 _ ——強比吃MtlMt"0MFFFFFFFfJ：F>Mai-5hal_in-tUL0H^TaF 年,pyjw?5friAL_￥iR5M]Hj;化lCM<fR；iffPy_Vertos?iFlogi)P^Syi_WrtteSteferFCrfwrvtaSs^n-,qjal/nm^;這段代碼比較長，我們只來看我標(biāo)注了的代碼，其實他在寫入pyc文件的時候，寫了一個Long型變量，變量的內(nèi)容則是文件的最近修改日期，同理，我們再看下載入pyc的代碼：L6o4_±dur￡^jnhdule^cl>ar*nanetthar□七h(yuǎn)n^ne*FILE*fp)fstruct呂tatst;FILE*fpc：cnar&uf(>?F*THLElk-l);l^C?deOljj-eet??:fyfcject*>0；if(fswtcfilenecfrt,fctj!- {PyErr_Farnm(F7t>?JU4ntiHrfrror、-Uridftltt*Jfrtftlfr&tSAiiifrtWI「Sd",pattuune^;returnwal；)if(slzcof$t』t_3IE3*i/*F/thOn*1空一pyttlnAst(taf>handlingprdSwe￡-UMt-thetln^S-taipfttitn斗fciyteE.Stwethecodeonlydoesa 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