简单实例带你了解Python的编译和执行全过程

2023-05-17 08:05:15 编译带你全过程

基本说明

python 是一种解释型的编程语言，所以不像编译型语言那样需要显式的编译过程。然而，在 Python 代码执行之前，它需要被解释器转换成字节码，这个过程就是 Python 的编译过程。

DEMO演示讲解

假设我们有以下 Python 代码：

def add_numbers(a, b):
    return a + b

print(add_numbers(2, 3))

以下是 Python 编译与执行的具体步骤：

词法分析（Lexical Analysis）：

解释器会先将 Python 源代码分解成一系列的 Token（标记），每个 Token 包含了源代码中的一个词汇单元（例如变量名、关键字、操作符等）。这个过程又叫做扫描（Scanning），Python 解释器使用了一个名为 tokenizer 的模块来完成这个任务。Python 解释器将上面的代码分解成以下 Token：

def, add_numbers, (, a, ,, b, ), :, return, a, +, b, print, (, add_numbers, (, 2, ,, 3, ), ), EOF

语法分析（Parsing）：

解释器会使用 Token，构建语法树（Syntax Tree）或抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST），以此来表示代码的结构和语法。AST 包含了源代码中的所有关键信息，并为解释器提供了执行代码的指令。Python 解释器使用了一个名为 parser 的模块来完成这个任务。Python 解释器使用上面词法分析的Token 生成以下 AST：

Module(body=[
    FunctionDef(name='add_numbers', args=arguments(args=[
        arg(arg='a', annotation=None),
        arg(arg='b', annotation=None)
    ], vararg=None, kwonlyargs=[], kw_defaults=[], kwarg=None, defaults=[]),
    body=[Return(value=BinOp(left=Name(id='a', ctx=Load()), op=Add(), right=Name(id='b', ctx=Load())))],
    decorator_list=[],
    returns=None
),
Expr(value=Call(func=Name(id='print', ctx=Load()), args=[Call(func=Name(id='add_numbers', ctx=Load()), args=[Num(n=2), Num(n=3)], keyWords=[])], keywords=[]))
])

编译（Compilation）：

在生成AST之后，解释器将使用它来生成字节码（Bytecode）。字节码是一种类似于汇编语言的中间代码，是 Python 解释器的一种低级表示方式。Python 解释器使用了一个名为 compiler 的模块来完成这个任务。Python 解释器使用上面得到的AST 生成以下字节码：

1           0 LOAD_CONST               0 (<code object add_numbers at 0x10d0db7c0, file "<stdin>", line 1>)
            2 LOAD_CONST               1 ('add_numbers')
            4 MAKE_FUNCTION            0
            6 STORE_NAME               0 (add_numbers)

3           8 LOAD_NAME                1 (add_numbers)
           10 LOAD_CONST               2 (2)
           12 LOAD_CONST               3 (3)
           14 CALL_FUNCTION            2
           16 CALL_FUNCTION            1
           18 POP_TOP
           20 LOAD_CONST               4 (None)
           22 RETURN_VALUE

执行（Execution）：

最后，Python 解释器将执行字节码，并将其转换成机器码来完成具体的操作。执行过程是由解释器来完成的，解释器会根据字节码中存储的指令，按照一定的顺序来执行代码。Python 解释器按照上面的指令逐个执行字节码，最终输出 5。

其他说明

Python 是一种动态语言，它的特点是代码的执行过程中能够进行大量的动态操作。在 Python 编译过程中，生成字节码的过程和执行字节码的过程是同时进行的，这意味着 Python 解释器在执行代码时可以根据实际情况来进行优化，提高程序的性能。

例如，在运行时，Python 解释器会使用一些高级的优化技术，例如 JIT（Just-In-Time）编译、动态类型推断等，来提高代码的执行效率。这些优化技术在编译期间是不可用的，因为 Python 中很多类型和属性是在运行时才能确定的。

此外，Python 还支持元编程和动态导入等高级特性。元编程是指在运行时生成和操作程序的代码，这种方式可以使程序更加灵活和可扩展。动态导入是指在运行时根据需要动态加载和执行代码，这种方式可以使程序更加动态和可配置。这些特性在编译和执行过程中会对 Python 解释器的行为产生影响，需要在编译器和解释器中进行特殊处理。

总之，Python 的动态特性使得编译和执行过程相互交织，使得编译器和解释器需要更加灵活和智能地处理代码。

到此这篇关于简单实例带你了解Python的编译和执行全过程的文章就介绍到这了,更多相关Python的编译和执行全过程内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

相关文章

简单实例带你了解Python的编译和执行全过程

目录

基本说明

DEMO演示讲解

其他说明