Python虚拟机的初始化概览

女爷i 2022-05-15 09:11 201阅读 0赞

今天想跟下Python虚拟机的启动，看看以调试模式跑起[python\_d.exe][python_d.exe]是怎么一个过程。

1. d:\\[Python-2.7.2][]\\Modules\\python.c文件是main函数，直接调用Py\_Main函数；

2. 在Py\_Main函数中，初始化函数为Py\_Initialize();，而后者直接调用Py\_InitializeEx(1);函数；

3. 在Py\_InitializeEx函数中，首先判断是否已经初始化过，如果有则返回，没有就改下标志，开始初始化；第一步也是十分关键的一步，是调用函数（interp=PyInterpreterState\_New();）创建PyInterpreterState对象（即解释器进程，现在Python一个解释器只有一个进程，所以存在一个缺点，在多核的机子上也只能存在一个进程）。

4. 在PyInterpreterState\_New()函数中，首先为PyInterpreterState对象分配内存：

PyInterpreterState\*interp=(PyInterpreterState\*)

malloc(sizeof(PyInterpreterState));

如果分配内存成功，执行HEAD\_INIT();宏：

\#ifdefWITH\_THREAD

\#include"pythread.h"

staticPyThread\_type\_lockhead\_mutex=NULL;/\* Protects interp->tstate\_head \*/

\#defineHEAD\_INIT()(void)(head\_mutex||(head\_mutex=PyThread\_allocate\_lock()))

\#defineHEAD\_LOCK()PyThread\_acquire\_lock(head\_mutex,WAIT\_LOCK)

\#defineHEAD\_UNLOCK()PyThread\_release\_lock(head\_mutex)

不论是从名称还是注释都可以看出head\_mutex是用来保护解释器进程的tstate\_head成员的。

在head\_mutex为NULL的情况下会调用PyThread\_allocate\_lock()函数初始化head\_mutex变量。

接着初始化其它成员。

*于是，解释器进程就这么创建了……*

接着立马创建线程：tstate=PyThreadState\_New(interp);，继而调用new\_threadstate(interp,1);。

同样地，先为线程对象分配空间：PyThreadState\*tstate=(PyThreadState\*)malloc(sizeof(PyThreadState));。

接着一样是对线程对象进行初始化，然后切换一下线程：(void)PyThreadState\_Swap(tstate);。

接下来一步是很重要的，就是初始化类型信息：\_Py\_ReadyTypes();。

后续初始化顺序如下：

if(!\_PyFrame\_Init())

Py\_FatalError("Py\_Initialize: can't init frames");

if(!\_PyInt\_Init())

Py\_FatalError("Py\_Initialize: can't init ints");

if(!\_PyLong\_Init())

Py\_FatalError("Py\_Initialize: can't init longs");

if(!PyByteArray\_Init())

Py\_FatalError("Py\_Initialize: can't init bytearray");

\_PyFloat\_Init();

第一个函数其实就是初始化变量staticPyObject\*builtin\_object;为字符串“\_\_builtins\_\_”；

第二个函数是*初始化小整数的缓存链表*，这里的小整数范围是可以自定义再重新编译进行设置的，过程挺有趣的；

第三个函数初始化Long类型信息，第四个函数没做什么；

接着初始化Float类型信息。

然后是初始化interp的modules和modules\_reloading成员，都是简单地调用PyDict\_New()函数赋值。

如果需要的话，还会初始化Unicode编码：\_PyUnicode\_Init();。

接着是模块初始化，代码有省略：

bimod=\_PyBuiltin\_Init();

interp\->builtins=PyModule\_GetDict(bimod);

sysmod=\_PySys\_Init();

interp\->sysdict=PyModule\_GetDict(sysmod);

还有模块导入机制、异常、警告的初始化，代码有省略：

\_PyImport\_Init();

\_PyExc\_Init();

\_PyWarnings\_Init();

initmain();/\* Module \_\_main\_\_ \*/

初始化全局锁：

/\* auto-thread-state API, if available \*/

\#ifdefWITH\_THREAD

\_PyGILState\_Init(interp,tstate);

\#endif/\* WITH\_THREAD \*/

最后是检查stdin,stdout,stderr和设置相关信息。

然后回到Py\_Main，输出版本信息以及“>>>”，等用户输入。

假设输入“a = 1”，然后按Enter键：

Python会先对用户输入进行编译（co=PyAST\_Compile(mod,filename,flags,arena);），生成PyCodeObject，然后再执行：v=PyEval\_EvalCode(co,globals,locals);：

PyObject\*

PyEval\_EvalCode(PyCodeObject\*co,PyObject\*globals,PyObject\*locals)

\{

returnPyEval\_EvalCodeEx(co,

globals,locals,

(PyObject\*\*)NULL,0,

(PyObject\*\*)NULL,0,

(PyObject\*\*)NULL,0,

NULL);

\}

于是我们最终进入到PyEval\_EvalFrameEx函数，在这里用大量的switch/case来执行指令。

[python_d.exe]: http://blog.csdn.net/jasonblog/article/details/6042153
[Python-2.7.2]: http://www.python.org/download/releases/2.7.2/

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