Python字节码由compile()函数或模块首次导入时生成,缓存于__pycache__目录,文件名含版本标识;导入时由importlib加载器解析执行,最终由ceval.c中的eval loop驱动运行。

Python 字节码从哪来:compile() 和 .pyc 文件的生成时机
Python 源代码(.py)不会直接执行,必须先编译成字节码(.pyc),这是 CPython 解释器唯一能“读”的中间表示。编译发生在模块首次被导入时,或显式调用 compile() 函数时。
关键点:
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.pyc文件默认缓存在__pycache__目录下,文件名含 Python 版本标识(如main.cpython-312.pyc),不同版本互不兼容 - 手动触发编译:
code_obj = compile('x = 1 + 2', ',返回可被', 'exec') exec()或eval()执行的代码对象 - 修改源码后,CPython 会检查
.py时间戳与.pyc是否匹配,不一致则重新编译
字节码怎么加载:模块导入时的 importlib._bootstrap_external.SourceLoader
导入一个模块时,实际是 importlib 中的加载器在干活。它负责读取 .py 或 .pyc,解析出代码对象(code object),并绑定到模块的 __dict__ 上。
常见误区:
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import不等于“执行全部代码”——只执行模块顶层语句,函数/类定义只是生成对象并注册名字,不运行其内部逻辑 - 如果只有
.pyc没有.py,且校验通过(magic number + source hash 匹配),CPython 仍可直接加载执行(适用于分发场景) - 使用
-B启动解释器会跳过写.pyc;-O还会丢弃assert和__doc__,生成优化版字节码(co_consts更小)
字节码怎么跑:CPython 虚拟机核心——ceval.c 的 eval loop
所有字节码最终由 CPython 的求值循环(PyEval_EvalFrameEx,现为 _PyEval_EvalFrameDefault)驱动。它是一个巨大的 switch-case,按 co_code 字节数组逐条取出指令(opcode),查表执行对应 C 函数。
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关键行为:
- 每条指令操作栈帧(
frame object)的局部变量区、值栈(value stack)和块栈(block stack) -
LOAD_CONST、STORE_NAME、BINARY_ADD等 opcode 对应具体 C 实现,比如BINARY_ADD会尝试调用对象的__add__方法 - GIL(全局解释器锁)在此层生效:同一时刻仅一个线程能进入该 eval loop,所以 CPU 密集型任务无法靠多线程提速
调试字节码:用 dis 模块看懂真实执行流
别猜解释器怎么走,用 dis 直接反汇编。它把代码对象的 co_code 拆成人类可读的指令序列,包括偏移、opcode 名、参数和源码行号映射。
实操建议:
- 对函数反汇编:
import dis; dis.dis(my_func);对字符串代码:dis.dis(compile('a if b else c', '', 'eval')) - 注意
EXTENDED_ARG:当参数 > 65535 时,前一条指令会扩展下一条的参数,容易误读偏移(dis默认已处理) - 对比不同写法的字节码差异,比如
[x*2 for x in range(3)]vslist(map(lambda x: x*2, range(3))),能看出解释器优化倾向
字节码不是黑盒,但它的执行深度绑定在 CPython 的 C 实现里;换解释器(如 PyPy、Jython)就完全另一套机制——这点常被忽略,尤其在做性能分析或嵌入式部署时。









