Python编译结果之如何理解code对象与pyc文件
本篇内容介绍了"Python编译结果之如何理解code对象与pyc文件"的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！
1、Python程序执行过程
与java类似，Python将.py编译为字节码，然后通过虚拟机执行。编译过程与虚拟机执行过程均在python25.dll中。Python虚拟机比java更抽象，离底层更远。
编译过程不仅生成字节码，还要包含常量、变量、占用栈的空间等，Pyton中编译过程生成code对象PyCodeObject。将PyCodeObject写入二进制文件，即.pyc。
有必要则写入A.pyc指的是该.py是否只运行一次，如果import的模块，肯定会生成.pyc。
2、PyCodeObject对象与.pyc文件
Python解释器将.py程序编译为PyCodeObject对象，具体过程与编译原理类似。
typedef struct { PyObject_HEAD int co_argcount; // Code Block的参数的个数，比如说一个函数的参数 int co_nlocals; // Code Block中局部变量的个数 int co_stacksize; // 执行该段Code Block需要的栈空间 int co_flags; // N/A PyObject *co_code; // Code Block编译所得的byte code，以PyStringObject的形式存在 PyObject *co_consts; // PyTupleObject对象，保存Code Block中的常量 PyObject *co_names; // PyTupleObject对象，保存Code Block中的所有符号 PyObject *co_varnames; // Code Block中局部变量名集合 PyObject *co_freevars; // 实现闭包所需东西 PyObject *co_cellvars; // Code Block内部嵌套函数所引用的局部变量名集合 PyObject *co_filename; // Code Block所对应的.py文件的完整路径 PyObject *co_name; // Code Block的名字，通常是函数名或类名 int co_firstlineno; // Code Block在对应的.py文件中的起始行 PyObject *co_lnotab; // byte code与.py文件中source code行号的对应关系，以PyStringObject的形式存在 void *co_zombieframe; PyObject *co_weakreflist;} PyCodeObject;一个Code Block生成一个PyCodeObject，进入一个名字空间成为进入一个Code Block。如下.py文件编译完成后会生成三个PyCodeObject，一个对应整个.py文件一个对应Class A，一个对应def Fun。实际这三个code对象是嵌套的，后两个code对象位于第一个code对象的co_consts属性中。其实，字节码位于co_code中。
class A: passdef Fun(): passa = A()Fun()
pyc文件包括三部分：
（1）四字节的Magic int，表示pyc版本信息
（2）四字节的int，是pyc产生时间，若与py文件时间不同会重新生成
（3）序列化了的PyCodeObject对象。
3、pyc文件的生成
写入pyc文件的函数包括以下几个步骤：
PyMarshal_WriteLongToFile(pyc_magic, fp, Py_MARSHAL_VERSION); // 写入版本信息PyMarshal_WriteLongToFile(0L, fp, Py_MARSHAL_VERSION); // 写入时间信息PyMarshal_WriteObjectToFile((PyObject *)co, fp, Py_MARSHAL_VERSION); // 写入PyCodeObject对象
关键在于code对象的写入：
{ WFILE wf; wf.fp = fp; …… w_object(x, &wf);}用到了一个WFILE结构体，可以认为是对FILE *fp 的一个封装：
typedef struct { FILE *fp; int error; int depth; PyObject *strings; // 存储字符串，写入时以dict形式，读出时以list形式} WFILE;关键在于w_object()函数：
static void w_object(PyObject *v, WFILE *p){ if (v == NULL) …… else if (PyInt_CheckExact(v)) …… else if (PyFloat_CheckExact(v)) …… else if (PyString_CheckExact(v)) …… else if (PyList_CheckExact(v)) ……}w_code实质为根据不同的对象类型选取不同的策略，例如tuple对象：
else if (PyTuple_CheckExact(v)) { w_byte(TYPE_TUPLE, p); n = PyTuple_Size(v); W_SIZE(n, p); for (i = 0; i < n; i++) w_object(PyTuple_GET_ITEM(v, i), p);而所有类型最终可分解为写入数值与写入字符串两种操作，涉及以下几部分：
#define w_byte(c, p) putc((c), (p)->fp) // 用于写入类型static void w_long(long x, WFILE *p){ // 用于写入数字 w_byte((char)( x & 0xff), p); // 实质为用四个字节存储一个数字 w_byte((char)((x>> 8) & 0xff), p); w_byte((char)((x>>16) & 0xff), p); w_byte((char)((x>>24) & 0xff), p);}static void w_string(char *s, int n, WFILE *p){ //用于写入字符串 fwrite(s, 1, n, p->fp);}由于序列化写入文件后丢失了结构信息，故写入每个对象时写入类型信息w_byte：
#define TYPE_INT 'i'#define TYPE_LIST '['#define TYPE_DICT '{'#define TYPE_CODE 'c'由于Python皆对象，w_object(PyObject*)便可针对不同类型选取不同写入方法，不断细分，最终分解为PyInt_Object或PyString_Object，利用w_long或w_string写入。
数字比较简单：
else if (PyInt_CheckExact(v)) { w_byte(TYPE_INT, p); w_long(x, p);}字符串则比较复杂：
else if (PyString_CheckExact(v)) { if (p->strings && PyString_CHECK_INTERNED(v)) { PyObject *o = PyDict_GetItem(p->strings, v); // 获取在strings中的序号 if (o) { // inter对象的非首次写入 long w = PyInt_AsLong(o); w_byte(TYPE_STRINGREF, p); w_long(w, p); goto exit; } else { // intern对象的首次写入 int ok; ok = o && PyDict_SetItem(p->strings, v, o) >= 0; Py_XDECREF(o); w_byte(TYPE_INTERNED, p); } } else { // 写入普通string w_byte(TYPE_STRING, p); } n = PyString_GET_SIZE(v); W_SIZE(n, p); w_string(PyString_AS_STRING(v), n, p); } （1）若写入普通字符串，写入字符串类型信息"S"，然后写入字符串长度及string值。
（2）若写入inter字符串，先到WFILE的strings中查找：
（a）若找到，则写入引用类型信息"R"，然后写入序号
（b）若未找到，创建对象放入strings，并写入intern类型信息"t"，然后写入字符串长度及string值。
若依次写入"efei"、"snow"、"efei"，则会如下：
从pyc文件读入时，依靠list，那么序号就可以利用上了。
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