Python解释器是如何工作的

什么是解释器

Python解释器的工作原理类似于计算机的转换器，它将高级语言转换为低级的机器语言，以便计算机能够理解程序员编写的代码。Python代码由一个名为CPython的解释器执行，它是用C语言编写的，并且按顺序逐行执行代码块中的指令。

使用的步骤

词法分析
语法分析
创建字节码
转换为可执行机器代码
返回输出

让我们详细看一下这些步骤。

Python解释器是如何工作的

第一步：词法分析

Python中分析代码块的第一步是词法分析，其中由解释器执行的单行代码被转换为较小的部分。这些部分中的每一个被称为标记，这些标记由词法分析器（Python解释器的一部分）生成。本质上，可以认为这是解释器将用户指令分解成小块以逐块处理的步骤。

第二步：语法分析

在这一步骤中，Python解释器的另一个组件称为解析器执行语法分析的过程。语法分析是将词法分析阶段生成的标记转化为称为 抽象语法树 的结构的过程。这棵树展示了由特定行代码生成的标记之间的关系。在这一步骤中，Python解释器还检查语法错误，如果发现错误，解释器将停止翻译代码并显示错误消息。

第三步：创建字节码

在解析阶段成功完成后，编译器（Python解释器的另一部分）将抽象语法树转换为一种称为 字节码 的中间语言代码。字节码是原始代码的编译版本，是一种低级、与平台无关的表示形式。这些字节码存储在与原始源文件同名的文件中，但扩展名为’.pyc’而不是’.py’。这是开发者完全无法看到的一步，它在内部执行，因为执行字节码比原始代码语句更快。

第四步：转换为可执行机器代码

Python解释器中最重要的部分之一是Python虚拟机（PVM）。这是编译器的一部分，它真正执行Python程序。PVM是Python的实际运行时引擎，可以总结为一个大循环，通过逐条执行存储在扩展名为’.pyc’的文件中的字节码指令，并将语句转换为二进制的机器代码（0和1）。它还集成和加载程序中涉及的输入和库，以便成功执行所需的指令。PVM是真正执行Python脚本的解释器的一部分。