python frame用法_tkinter frame详解「建议收藏」

此文诠释基本的 Python 虚拟机结构,以及主要的栈操作和帧调用。

并使用 Go 语言进行代码逻辑复验。

基于栈的虚拟机(Virtual Machine)

Python 是一门解释型语言，也是一门编译型语言，通过编译器把语法树分析成独有的字节码，从而再链接虚拟机执行字节码，而虚拟机整体架构和运行机制仅仅使用栈结构，非常简单理解的数据结构，但是怎么根据栈，字节码，实现变量、函数调用、类调用，是一个非常难以解释的问题。

栈可以理解成一个集合或一个列表，结构如下：Stack

FIFO：First in, First out(先进后出原则)

FILO：First in, Then out(先进先出原则)

其两种栈结构的区别在于：

// FIFOfor (int i = list.length; i > 0; i –) {} // 3 9 2 5// FILOfor (int i = 0; i < list.length; i ++) {} // 5 2 9 3

化简编译流程Process

首先源代码通过编译器(此处省略数个步骤)分析成帧对象，而帧对象内又包括代码对象。

主要结构是代码对象，代码对象内包含字节码列表，常量列表，变量列表，偏移量列表。

字节码偏移量

每个字节码只占用 1 byte，不包括后带的参数，如果有参数，其也占用 1 byte。名称参数作用

CONST1载入常量

LOAD1加载变量

STORE1赋给变量

ADD-执行加法

SUB-执行减法

MUL-执行乘法

DIV-执行除法

PUT-输出栈顶

POP-弹出栈顶

RET-返回栈顶

CALL形参数量执行函数

注：此字节码列表仅用于代码复验。

可以看出，一个 __code__对象内包含 .co_varnames 和 .co_consts，变量名和常量列表。

而偏移量列表则在字节码列表中，跟随在字节码后，我们用 Go 语言实现，则单独设定个偏移量列表。

虚拟机包含帧调用列表Frame Structure

虚拟机初始化第一个帧为全局帧，全局帧里包含标准方法(BUILTIN)，例如

# 整型数据

# len 函数

全局声明的变量、函数、类、等，也包含在全局帧里，而后面加入的帧可以理解成块调用语句，新开的一个作用域，块与块之间的数据不一致。Frames 也是采用栈结构，栈顶是当前执行的帧。

虚拟机仅仅执行帧对象。

帧结构Structure

CODE：代码对象

DATA：计算栈

BLOCK：块栈

LOCAL：变量符号表

BUILTIN：内建符号表

块栈标识当前的循环执行、嵌套循环和异常退出，如果当前是 continue，那么块栈顶是loop，标识循环内的迭代器就应该保存在数据栈中，下次循环依旧是上次的迭代。

代码对象结构Structure

BYTECODE：字节码

CONSTANT：常量

VARIABLE：变量名

OFFSET：偏移量

偏移量标识了有参数的字节码的对象位置，例如 CONST 4，加载常量列表里第 5 个数据。

STORE 2，把栈顶的值赋给变量名列表里第 3 个变量名。

函数调用实例

两个帧实现函数参数传递和返回值传递。

// foo

BYTECODE: [

CONST, // 5

LOAD, // x

LOAD, // y

ADD, // x + y

MUL, // * 5

PUT, // 输出

RET // 返回

],

CONSTANT: [ None, 5 ],

VARAIBLE: [ ‘x’, ‘y’ ]

OFFSET: [

1, // 5

0 // x

1, // y

]

// main

BYTECODE: [

CONST, // 3

CONST, // 6

CONST, // foo

CALL, // 2

PUT, // 45

POP, // 销毁栈顶

RET // 执行完毕

],

CONSTANT: [ None, 3, 6, foo ],

VARAIBLE: [ ]

OFFSET: [

1, // 3

2 // 6

3, // foo

2, // CALL

]

函数参数传递首先 const 把函数加载出来(此处和 cpython 不同)

根据函数形参数量，pop 数据栈，得到参数，对比类型和其他错误。

把参数赋给函数代码对象里的 local variables，即符号表，此处完成函数体参数赋值。

函数代码对象如果有参数，位置始终从 var 栈 0 起始，函数体内再声明的变量依次排队。

函数返回值当虚拟机执行到 RET 字节码，把当前栈顶的值赋给当前帧的返回值对象。

函数执行(帧执行)完后，判断当前帧的返回值对象。

如果存在，则推入计算栈，得到返回值。

如 Python 在每个常量列表第一个值始终是 None，即无返回值，则返回 CONST 0 对应 None.

Python 中其他对象Process

To be continue…

Go 语言实现：bingxio/go-pyframe​github.com

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参考