初步探究Python程序的执行原理

1. 过程概述

Python先把代码（.py文件）编译成字节码，交给字节码虚拟机，然后虚拟机一条一条执行字节码指令，从而完成程序的执行。
2. 字节码

字节码在Python虚拟机程序里对应的是PyCodeObject对象。
.pyc文件是字节码在磁盘上的表现形式。
3. pyc文件

PyCodeObject对象的创建时机是模块加载的时候，即import。
Python test.py会对test.py进行编译成字节码并解释执行，但是不会生成test.pyc。
如果test.py加载了其他模块，如import util，Python会对util.py进行编译成字节码，生成util.pyc，然后对字节码解释执行。
如果想生成test.pyc，我们可以使用Python内置模块py_compile来编译。
加载模块时，如果同时存在.py和.pyc，Python会尝试使用.pyc，如果.pyc的编译时间早于.py的修改时间，则重新编译.py并更新.pyc。
4. PyCodeObject

Python代码的编译结果就是PyCodeObject对象。

typedef struct {  PyObject_HEAD  int co_argcount;    /* 位置参数个数 */  int co_nlocals;     /* 局部变量个数 */  int co_stacksize;    /* 栈大小 */  int co_flags;    PyObject *co_code;   /* 字节码指令序列 */  PyObject *co_consts;  /* 所有常量集合 */  PyObject *co_names;   /* 所有符号名称集合 */  PyObject *co_varnames; /* 局部变量名称集合 */  PyObject *co_freevars; /* 闭包用的的变量名集合 */  PyObject *co_cellvars; /* 内部嵌套函数引用的变量名集合 */  /* The rest doesn't count for hash/cmp */  PyObject *co_filename; /* 代码所在文件名 */  PyObject *co_name;   /* 模块名|函数名|类名 */  int co_firstlineno;   /* 代码块在文件中的起始行号 */  PyObject *co_lnotab;  /* 字节码指令和行号的对应关系 */  void *co_zombieframe;  /* for optimization only (see frameobject.c) */} PyCodeObject; typedef struct {  PyObject_HEAD  int co_argcount;    /* 位置参数个数 */  int co_nlocals;     /* 局部变量个数 */  int co_stacksize;    /* 栈大小 */  int co_flags;    PyObject *co_code;   /* 字节码指令序列 */  PyObject *co_consts;  /* 所有常量集合 */  PyObject *co_names;   /* 所有符号名称集合 */  PyObject *co_varnames; /* 局部变量名称集合 */  PyObject *co_freevars; /* 闭包用的的变量名集合 */  PyObject *co_cellvars; /* 内部嵌套函数引用的变量名集合 */  /* The rest doesn't count for hash/cmp */  PyObject *co_filename; /* 代码所在文件名 */  PyObject *co_name;   /* 模块名|函数名|类名 */  int co_firstlineno;   /* 代码块在文件中的起始行号 */  PyObject *co_lnotab;  /* 字节码指令和行号的对应关系 */  void *co_zombieframe;  /* for optimization only (see frameobject.c) */} PyCodeObject; 

5. pyc文件格式

加载模块时，模块对应的PyCodeObject对象被写入.pyc文件，格式如下：