js byte|极客笔记

js byte

一、什么是字节码

js byte

1.1 字节码的概念

字节码（Bytecode）是一种中间代码，它介于源代码和机器代码之间，可以理解为源代码经过编译器编译后的一种二进制形式。字节码通常是面向虚拟机（虚拟机—例如Java虚拟机）的，虚拟机会解析并执行字节码。

字节码在不同的编程语言中有不同的实现，例如Java编程语言编译后的字节码文件是以”.class”为后缀的二进制文件。

1.2 字节码的优势

相较于机器码，字节码具有一些优势：

字节码能够在不同平台上执行，具备跨平台特性。不同平台上的虚拟机会解析并执行相同格式的字节码文件，这使得在不同操作系统上编写的程序能够运行。
字节码是中间代码，可以通过虚拟机的解释器或者即时编译器将其转换为机器码执行，提高程序的执行效率。
字节码相对于源代码来说，文件体积要小，能够减少程序的传输时间和存储空间。

1.3 字节码的生成过程

字节码的生成一般需要经过编译器的词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成等过程。

以Java为例，Java源代码通过Java编译器（例如Javac）被编译为相应的字节码，然后可以通过Java虚拟机（JVM）来解释和执行字节码。

二、Java字节码示例解析

2.1 创建Java源代码文件

首先，我们创建一个名为HelloWorld.java的Java源代码文件，内容如下：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

2.2 编译Java源代码

打开命令提示符或终端，进入HelloWorld.java所在的目录，执行以下命令将Java源代码编译为字节码文件：

javac HelloWorld.java

执行成功后，会生成一个以.class为后缀的字节码文件HelloWorld.class。

2.3 查看字节码

我们可以使用javap命令来查看HelloWorld.class文件的字节码内容。打开命令提示符或终端，进入HelloWorld.class所在的目录，执行以下命令：

javap -c HelloWorld

运行结果如下所示：

Compiled from "HelloWorld.java"
public class HelloWorld {
  public HelloWorld();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       3: ldc           #3                  // String Hello, World!
       5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
       8: return
}

上述运行结果展示了HelloWorld类的字节码内容。可以看到，字节码中有两个方法，一个是构造函数，一个是main方法。

2.4 字节码解析

对于HelloWorld.class文件的字节码解析如下：

构造函数字节码解析：
- 第0行：aload_0，代表将当前实例对象的引用推入操作数栈顶。
- 第1行：invokespecial，调用私有方法<init>，即调用java/lang/Object的构造函数，完成实例对象的初始化。
- 第4行：return，返回。
main方法字节码解析：
- 第0行：getstatic，获取java/lang/System.out的静态属性（即标准输出流）并把它推入操作数栈顶。
- 第3行：ldc，将"Hello, World!"这个常量推入操作数栈顶。
- 第5行：invokevirtual，调用java/io/PrintStream的println方法，输出字符串。
- 第8行：return，返回。

通过以上解析，我们可以看到字节码中的指令和操作数，以及它们的执行顺序。

三、其他语言的字节码

除了Java，其他语言也有相应的字节码实现，下面以Python为例说明。

3.1 Python字节码示例

我们使用Python编写一个简单的示例代码，如下所示：

def greet(name):
    print("Hello, " + name + "!")

greet("World")

3.2 生成Python字节码

打开命令提示符或终端，进入.py文件所在的目录，执行以下命令将Python源代码编译为字节码文件：

python -m py_compile example.py

执行成功后，会生成一个以.pyc为后缀的字节码文件example.pyc。

3.3 查看Python字节码

我们可以使用dis模块来查看example.pyc文件的字节码内容。

首先，进入Python交互环境，执行以下代码：

import dis
dis.dis(compile(open("example.pyc", "rb").read(), "example", "exec"))

运行结果如下所示：

  1           0 LOAD_CONST               0 (0)
              2 LOAD_CONST               1 (None)
              4 IMPORT_NAME              0 (print_function)
              6 STORE_NAME               0 (print_function)

  2           8 LOAD_CONST               2 (1)
             10 POP_TOP

  3          12 LOAD_CONST               3 (<code object greet at 0x7fb0664114b0, file "example", line 3>)
             14 LOAD_CONST               4 ('greet')
             16 MAKE_FUNCTION            0
             18 STORE_NAME               1 (greet)
             20 LOAD_CONST               1 (None)
             22 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object greet at 0x7fb0664114b0, file "example", line 3>:

  4           0 LOAD_CONST               1 ('Hello, ')
              2 LOAD_FAST                0 (name)
              4 BINARY_ADD
              6 LOAD_CONST               2 ('!')
              8 BINARY_ADD
             10 PRINT_ITEM
             12 PRINT_NEWLINE
             14 LOAD_CONST               0 (None)
             16 RETURN_VALUE

上述运行结果展示了example.pyc文件的字节码内容。可以看到，字节码中有两个部分：第一个部分是主程序（<code object>）的字节码，第二个部分是greet函数的字节码。

3.4字节码解析

对于example.pyc文件的字节码解析如下：

主程序字节码解析：
- 第1行：LOAD_CONST，加载常量0和None到操作数栈顶。
- 第4行：IMPORT_NAME，导入名称print_function。
- 第6行：STORE_NAME，将名称print_function存储到命名空间中的变量print_function。
- 第8行：LOAD_CONST，加载常量2到操作数栈顶。
- 第10行：POP_TOP，将栈顶的值弹出。
- 第12行：LOAD_CONST，加载常量3和常量4到操作数栈顶。
- 第14行：MAKE_FUNCTION，创建一个函数对象，并将其推入操作数栈顶。
- 第16行：STORE_NAME，将名称greet存储到命名空间中的变量greet。
- 第20行：LOAD_CONST，加载常量1到操作数栈顶。
- 第22行：RETURN_VALUE，返回值。
greet函数字节码解析：
- 第0行：LOAD_CONST，加载常量1到操作数栈顶。
- 第2行：LOAD_FAST，加载函数的局部变量name到操作数栈顶。
- 第4行：BINARY_ADD，对操作数栈顶的两个值进行相加。
- 第6行：LOAD_CONST，加载常量2到操作数栈顶。
- 第8行：BINARY_ADD，对操作数栈顶的两个值进行相加。
- 第10行：PRINT_ITEM，将栈顶的值输出到标准输出。
- 第12行：PRINT_NEWLINE，输出一个换行符。
- 第14行：LOAD_CONST，加载常量0到操作数栈顶。
- 第16行：RETURN_VALUE，返回值。