python需要编译么

Python014

python需要编译么,第1张

一个经常听见的问题,那就是:Python是解释型的语言吗?它会被编译吗?这个问题没有想象中那么好回答。和很多人认识世界一样,习惯以一个简单的模型去评判一些事物。而事实上,里面包含了很多很多的细节。

通常的说法,编译代表着将一个高级语言转化为 CPU 能执行的机器码。当你编译 C 的时候,的确是做的这样的操作。编译的结果是一个二进制可执行文件,这时你的系统可直接运行这个程序。

与此相对的,解释的意思是这样的:程序运行时每次读源文件中的一行代码,并执行相应的操作,就这样一行一行的重复下去。当然,所谓的脚本语言就是这么运行的。

但事实上,上面的定义有太多的局限。一门真正的语言,为了拥有更多有用和强大的特性,通常采用了各种各样的实现方式。我们可以将编译理解为更通用一些:将一种语言转化为另一种语言形式。通常来说,源语言比目标语言要更高级一些,比如将 C 转化为机器码。当然,JavaScript 8 到 JavaScript 5 的转化也算是一种编译。

在Python中,源代码会被编译为更低级的一种形式,我们称之为字节码。字节码是一串指令,和 CPU 的指令集类似。但是字节码并不直接被 CPU 执行,而是在虚拟机中执行的。当然,这里的虚拟机并不模仿整个操作系统的环境,只是提供了字节码执行的一个环境。

下面我们看 Python 的一小段代码以及它对应的字节码

看了字节码的内容后,我们就知道 f'...' 这种格式化字符串的形式的运行原理,就是将里面的字符串转化为一系列的字面字符串与变量,然后使用 + 号连接起来。

dis 是 Python 标准库中反汇编模块,它可以展示 Python 代码的字节码信息。上面提到的执行字节码的虚拟机,可以用任意的语言实现,包括 Python 自己。有兴趣的可以去 GitHub 上看下这个项目 nedbat/byterun 。这个项目可以用来学习,但不适用于生产环境。

不过,我们运行 Python 时完全感受不到它的编译过程,没有显示的调用什么编译程序,仅仅是简单的执行 .py 文件,编译都是需要时自动编译的。这和 JAVA 不同,当你每次写完 JAVA 代码要执行时,都要手动将其编译为 .class 文件,然后执行。也正是这个原因,JAVA 被称为编译型语言,而 Python 被叫做解释型语言。但事实上,两种语言执行时都会先编译成字节码,然后交给虚拟机执行。

Python还有一个重要的特性,就是交互式命令行。你可以敲入一行 Python 语句,然后立刻回车执行。实际上,即使是这个过程,Python 同样是先转为字节码,然后执行。而这个交互式命令行这个特性,在很多编译型语言里是没有的。同样因为没有显示的调用编译程序,很多人将执行Python源文件的程序叫做Python解释器。

即使比较简略,但还是补充下。部分编译型语言比如 C 或者 JAVA 也有交互式命令行,但这些并不是这些语言的重心。JAVA 刚开始是编译成字节码然后执行,后面有了即时编译技术( JIT )可以直接编译成机器码,与 C 类似。

从上面的描述可以看出,不管是解释还是编译,并没法完全分离开来。很多时候,我们想用一些词将现有的编程语言分个类,但事实上要办到这一点太难了。

最后要说明的是,你的代码是怎么执行的只是语言的实现问题,并非语言的特征。上文中,我们讨论的是 Python ,但实际上是 CPython 的描述。CPython 是一个解释器,之所以这么叫,是因为这个解释器是用 C 编写的,这也是 Python 默认的解释器。当然还有其它很多解释器,比如,PyPy 就是另一种解释器,使用了 JIT 技术,运行速度相比 CPython 有较大提升。

回到标题中的问题,Python之所以称为解释型语言,是因为它没有显示的调用编译操作,表现出解释型的特性比较多而已。但事实上,编译是存在的,具体怎么编译就看语言的实现了,也就是解释器的设计。

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有人在讨论 Python 代码是编译执行还是解释执行?这个问题还可以换一种说法: Python 是编译型语言还是解释型语言?回答这个问题

前,我们先弄清楚什么是编译型语言,什么是解释型语言。

所谓编译执行就是源代码经过编译器编译处理,生成目标机器码,就是机器能直接运行的二进制代码,下次运行时无需重新编译。不过它

是针对特定CPU体系的,这些目标代码只能在特定平台执行,如果这个程序需要在另外一种 CPU 上面运行,这个代码就必须重新编译。

它不具备可移植性,但是执行速度快,C、C++这类语言属于编译型语言。

而解释型语言是在代码运行期间逐行翻译成目标机器码,下次执行时,还是需要逐行解释,我们可以简单认为 Java、Python 都是解释型

语言。

编译型相当于厨师直接做好一桌子菜,顾客来了直接开吃,而解释型就像吃火锅,厨师把菜洗好,顾客需要自己动手边煮边吃,效率上来

说解释型语言自然比不过编译型语言,当然也不是绝对了,像 JIT 的效率就很高

以上是对编译型语言和解释型语言的一个简单粗暴的区分,但是 Python(这里主要是指CPython)并不是严格的解释型语言,因为

Python 代码在运行前,会先编译(翻译)成中间代码,每个 .py 文件将被换转成 .pyc 文件,.pyc 就是一种字节码文件,它是与平台无

关的中间代码,不管你放在 Windows 还是 Linux 平台都可以执行,运行时将由虚拟机逐行把字节码翻译成目标代码。

我们安装Python 时候,会有一个 Python.exe 文件,它就是 Python 解释器,你写的每一行 Python 代码都是由它负责执行,解释器由

一个编译器和一个虚拟机构成,编译器负责将源代码转换成字节码文件,而虚拟机负责执行字节码,所以,解释型语言其实也有编译过

程,只不过这个编译过程并不是直接生成目标代码,而是中间代码(字节码),然后再通过虚拟机来逐行解释执行字节码。

总结

Python代码首先会编程一个字节码文件,再由虚拟机逐行解释,把每一行字节码代码翻译成目标指令给CPU执行。

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Python是一门新兴的编程语言,编程语言有很多,比如C++、Java、C#、PHP、JavaScript等,Python也是其中之一,在学习Python前,我们需要对它有一定的了解。

Python支持多种编程范型,如函数式、指令式、结构化、面向对象和反射式编程。

Python解释器易于扩展,可以使用C或C++或其他可以通过C调用的语言扩展新的功能和数据类型。

Python编写的程序不需要编译成二进制代码,可以直接从源代码运行程序,在计算机内部,Python解释器把源代码转换成字节码的中间形式,然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。

语法简洁而清晰,具有丰富和强大的类库,使用Python快速生成程序的原型,然后对其中有特别要求的部分,用更合适的语言改写,性能要求特别高,就可以用C/C++重写,而后封装为Python可以调用的扩展类库。

只有基础建牢固了,才会更利于我们以后的发展及进步,现如今Python的发展十分迅速,已经将C++语言甩在了后边,在不久的将来,可能会超过C和Java这些主流语言。