CPython是如何实现的？

Question

所以我最近看到了对 Python 解释器和编译器（特别是 CPython）的解释。

如果我错了，请纠正我。我只是想确保我理解这些具体概念。

那么 CPython 既被编译（为字节码），又被解释（在 PVM 中）？PVM 到底是做什么的？它是否逐行读取字节码，并将每一行转换为可以在特定计算机上执行的二进制指令？这是否意味着基于 Intel 处理器的计算机需要与基于 AMD 的计算机不同的 PVM？

Answer 1

1. 是的，CPython 被编译为字节码，然后由虚拟机执行。
2. 虚拟机一条一条地执行指令。它是用 C 语言编写的（但您可以用其他语言编写），看起来像一个巨大的if/else语句，例如“如果当前指令是这个，则执行此操作；如果指令是这个，则执行另一件事”，等等。指令不会转换为二进制 - 这就是它被称为解释器的原因。
   1. 您可以在此处找到说明列表：https ://docs.python.org/3.10/library/dis.html#python-bytecode-instructions
   2. VM的实现可以在这里找到：https://github.com/python/cpython/blob/f71a69aa9209cf67cc1060051b147d6afa379bba/Python/ceval.c#L1718
3. 字节码没有“行”的概念：它只是字节流。解释器可以一次读取一个字节，并使用另一条if/else语句来决定它正在查看什么指令。例如：

   curr_byte = read_byte()
   if curr_byte == 0x00:
      # Parse instruction with no arguments
      curr_instruction = DO_THING_A;
      args = NULL;
   elif curr_byte == 0x01:
      another_byte = read_byte()
      if another_byte == 0x00:
         # Parse a two-byte instruction
         curr_instruction = DO_THING_B;
         args = NULL;
      else:
         # Parse a one-byte instruction
         # with one argument
         curr_instruction = DO_THING_C;
         args = another_byte >> 1; # or whatever
   elif curr_byte == ...:
      ... # go on and on and on
   

4. 字节码的全部要点是它可以由几乎任何硬件上的另一个程序（解释器或虚拟机）执行。例如，为了让 CPython 在新硬件上运行，您需要一个用于该硬件的 C 工具链（编译器、链接器、汇编器等）以及 Python 可以调用的一堆函数来执行低级操作（分配内存、输出文本，进行网络等）。完成后，编写可以执行字节码的 C 代码 - 就是这样。