如何編譯和調(diào)試Python內(nèi)核源碼？

在日常生活中，Python代碼一般是不編譯的，幾個py文件復(fù)制來就能用。再加上腳本語言的名頭，有些不太了解Python的朋友就以為Python沒有編譯這個過程。其實，雖然Python是腳本語言，但它與Java和C#一樣，只能執(zhí)行字節(jié)碼。只是Python將編譯過程隱藏起來，不大明顯而已。今天這篇筆記詳細(xì)記述一下Python的編譯過程以及一些技巧。

我們一般使用這樣的命令運行一個python程序：

C:\> python im.py

其中，im.py文件的內(nèi)容是：

#!/usr/bin/env pythonimport mymodulemymodule.say("hello")

執(zhí)行這一命令后，Python解釋器其實并不一定會讀入文件，它會嘗試讀取文件或者文件。如果都失敗了，或者文件比/新，才轉(zhuǎn)而讀入文件。Python只懂得解釋執(zhí)行字節(jié)碼，所以文件讀入后第一件事就是先進行編譯。編譯的結(jié)果會被嘗試保存到文件中。等一下會討論如何控制Python的編譯過程。

雖然與C++/Java這樣的靜態(tài)語言一樣，采用了編譯(compile)這個術(shù)語，實際情況還是有所不同的。首先，最明顯的一點，Python編譯的最終結(jié)果不是機器碼，而是字節(jié)碼。Python的編譯實際上主要是進行文法分析，生成一個抽象語法樹，然后轉(zhuǎn)儲成字節(jié)碼形式了事。

從上面的介紹可以發(fā)現(xiàn)Python的編譯與C++相去甚遠。不過倒與Java有些相像，因為它們都生成字節(jié)碼。憑良心說，Java的編譯過程比Python先進很多。Java的解釋器在執(zhí)行Java字節(jié)碼的時候，會使用JIT，將循環(huán)操作等熱點轉(zhuǎn)化成為機器碼。所以有時候Java的性能能夠達到接近C++的級別。Python缺少JIT并非故意所為，而是缺少人力資源。現(xiàn)在已經(jīng)有一個pysco的外部模塊，據(jù)說能大大提高Python代碼的速度，不過這個模塊還沒有進入Python的官方代碼。

Python的字節(jié)碼列表可以見此鏈接：http://www.python.org/doc/2.5.2/lib/bytecodes.html

接下來，介紹一下如何"稍微"控制Python的編譯過程。只所以說是稍微，是因為無論何種情況，Python都會對字節(jié)碼進行一些簡單優(yōu)化(basic Peephole Optimization，詳情參見Python的源代碼。2.5版本的Python位于 ，2.7版本則位于)。這些優(yōu)化不能通過環(huán)境變量或者命令參數(shù)將其禁用。比如：

if True: return 1else: return 0

會被優(yōu)化成為：

return 1

更多的優(yōu)化正被添加到Python源代碼內(nèi)。只有三個參數(shù)能影響編譯時的優(yōu)化：

去除所有的語句，并將這個內(nèi)置變量的值設(shè)置為。方法是運行Python的時候在命令行添加參數(shù)：

python -O im.py

除了第一條所做的事情，還去除所有docstring。方法是運行Python的時候在命令行添加參數(shù)：

python -OO im.py

默認(rèn)的，對于一個模塊，編譯后的字節(jié)碼會被保存到與源代碼相同的文件夾內(nèi)。這樣就可以加速模塊的載入速度。大多數(shù)使用Python的朋友們都寫過包含兩三個文件的程序。通?？梢园l(fā)現(xiàn)除了.py文件之外，文件夾內(nèi)還會有.pyc文件。文件即是的字節(jié)碼。如果運行Python的命令行包含了或者參數(shù)，Python會將優(yōu)化后的字節(jié)碼保存到文件。想要禁止生成.pyc或者.pyo文件，可以在運行Python的時候，在命令行里添加參數(shù)：

python -B im.py

還可以設(shè)置環(huán)境變量:

c:\> set PYTHONDONTWRITEBYTECODE=x

看完上面三條說明，有的朋友可能會疑問，"-O"和"-OO"參數(shù)真的就干那三件事？不幸的是，還真是如此。至少在Python2.5的時候就是這樣。所以加"-O"參數(shù)并不能明顯優(yōu)化Python的運行速度。這兩個選項的真正作用是區(qū)分調(diào)試版本和發(fā)行版本。在程序中可以盡量多增加一些語句，以便程序員在調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)一些隱藏的錯誤。而在發(fā)布時，將這些語句去除。如果你的軟件是商業(yè)軟件的話，加上"-OO"參數(shù)可以讓別人看不清內(nèi)部函數(shù)的用途，增加一些破解的難度。有了這些，誰還說Python不能寫商業(yè)軟件？

說到商業(yè)軟件，不得不說到反編譯工具。很神奇的一件事，Python內(nèi)置了反編譯的模塊！囧rz，使用方法也很簡單：

>>> import mymodule >>> import dis >>> dis.dis(mymodule) #打印出反編譯的結(jié)果

反編譯后的代碼與匯編語言接近，所以想要破解Python商業(yè)軟件還是有一定難度的。據(jù)說還有一些工具能夠反編譯出漂亮的Python源代碼，我并沒有親見。

--------------河南新華