什么是字节码

1. python解释器在执行python脚本文件时，对文件中的python源代码进行编译，编译的结果就是byte code(字节码)

2. python虚拟机执行编译好的字节码，完成程序的运行

3. python会为导入的模块创建字节码文件

字节码文件的创建过程

1. 当a.py依赖b.py时，如在a.py中import b

2. python先检查是否有b.pyc文件（字节码文件），如果有，并且修改时间比b.py晚，就直接调用b.pyc

3. 否则编译b.py生成b.pyc，然后加载新生成的字节码文件

字节码对象

1. 每个py文件会包含许多代码块(Code Block)

2. 每个代码块(Code Block)会编译创建一个字节码对象(PyCodeObject)

3. PyCodeObject 对象本身是嵌套的，根据代码块的结构嵌套

4. 子 PyCodeObject 对象保存在父对象的 co_consts 变量中

代码块 Code Block

# 整个文件是一个代码块 1

# 代码块 2
class TestA(object):
    pass

# 代码块 3
class TestB(object):
    pass

# 代码块 4
def show():
    print ‘show ...‘

a = TestA()show()

字节码对象的结构

/* 字节码对象 */
typedef struct {
    PyObject_HEAD
    int co_argcount;        /* Code Block 参数个数 */
    int co_nlocals;     /* 局部变量个数 */
    int co_stacksize;       /* 栈空间 */
    int co_flags;       /* CO_..., see below */
    PyObject *co_code;      /* 字节码指令序列 */
    PyObject *co_consts;    /* 常量列表（子代码块也在这里） */
    PyObject *co_names;     /* 字符串符号列表 */
    PyObject *co_varnames;  /* 局部变量名 */
    PyObject *co_freevars;  /* 闭包所需要的变量 */
    PyObject *co_cellvars;      /* 嵌套函数所引用的局部变量名 */
    /* The rest doesn‘t count for hash/cmp */
    PyObject *co_filename;  /* py文件路径 */
    PyObject *co_name;      /* Code block 的函数名或类名 */
    int co_firstlineno;     /* Code block 起始行 */
    PyObject *co_lnotab;    /* 字节码指令与源代码的对应关系 */
    void *co_zombieframe;     /* for optimization only (see frameobject.c) */
    PyObject *co_weakreflist;   /* to support weakrefs to code objects */
} PyCodeObject;

字节码文件的内部实现

字节码对象序列化到硬盘的结果，就是字节码文件。这个过程是一个递归写入的过程。

static void w_object(PyObject *v, WFILE *p){
    Py_ssize_t i, n;
    p->depth++;

    /* ... */
    else if (PyCode_Check(v)) {
        PyCodeObject *co = (PyCodeObject *)v;
        w_byte(TYPE_CODE, p);
        w_long(co->co_argcount, p);
        w_long(co->co_nlocals, p);
        w_long(co->co_stacksize, p);
        w_long(co->co_flags, p);
        w_object(co->co_code, p);
        w_object(co->co_consts, p);
        w_object(co->co_names, p);
        w_object(co->co_varnames, p);
        w_object(co->co_freevars, p);
        w_object(co->co_cellvars, p);
        w_object(co->co_filename, p);
        w_object(co->co_name, p);
        w_long(co->co_firstlineno, p);
        w_object(co->co_lnotab, p);
    }
    /* ... */
}

反序列化执行字节码文件

字节码文件在反序列化时创建字节码对象的结构，虚拟机在执行的时候根据字节码对象执行程序功能。

原文链接：zg手册 之 python2.7.7源码分析（4）-- pyc字节码文件

zg手册 之 python2.7.7源码分析（4）-- pyc字节码文件