Python程序执行原理

我们都知道，使用C/C++之类的编译性语言编写的程序，是需要从源文件转换成计算机使用的机器语言，经过链接器链接之后形成了二进制的可执行文件。运行该程序的时候，就可以把二进制程序从硬盘载入到内存中并运行。
但是对于Python而言，Python源码不需要编译成二进制代码，它可以直接从源代码运行程序。Python解释器将源代码转换为字节码，然后把编译好的字节码转发到Python虚拟机（PVM）中进行执行。接下来，通过一张图来描述Python程序的执行过程，如图1所示。

​ 图1 Python程序执行原理

在图1中，当我们运行Python文件程序的时候，Python解释器会执行两个步骤：

（1）把源代码编译成字节码

编译后的字节码是特定于Python的一种表现形式，它不是二进制的机器码，需要进一步编译才能被机器执行，这也是Python代码无法运行的像C/C++ 一样快的原因。如果Python进程在机器上拥有写入权限，那么它将把程序的字节码保存为一个以.pyc 为扩展名的文件，如果Python无法在机器上写入字节码，那么字节码将会在内存中生成并在程序结束时自动丢弃。在构建程序的时候最好给Python赋上在计算机上写的权限，这样只要源代码没有改变，生成的.pyc文件可以重复利用，提高执行效率。

（2）把编译好的字节码转发到Python虚拟机（PVM）中进行执行

PVM是Python Virtual Machine的简称，它是Python的运行引擎，是Python系统的一部分，它是迭代运行字节码指令的一个大循环，一个接一个地完成操作。