博客:blog.shinelee.me | 博客园 | CSDN

写在前面

如果对Python源码感兴趣,那“窥探”其实现的最佳方式就是调教它,不,调试它。

获取源代码

Python的官方默认实现为CPython,即C语言实现(主要指解释器的实现,其他实现见Other Interpreter Implementations)。CPython的源代码可以从官网pyhton.org或者github.com/python/cpython获取,目前最新的稳定版本为3.8.0,于2019.10.14发布。这里,从官网 https://www.python.org/downloads/release/python-380/ 下载源码压缩包,如下图所示,

源代码的组织

解压后,目录结构如下

{ Python-3.8.0 }  » tree -d -L 1 .
.
├── Doc # rst(reStructuredText)格式官方文档,用其生成https://docs.python.org/
├── Grammar # Python的EBNF(Extended Backus–Naur form)语法定义文件
├── Include # .h 头文件
├── Lib # .py 纯Python实现的标准库
├── m4 # ?
├── Mac # Mac-specific code,支持MacOS
├── Misc # Things that do not belong elsewhere.
├── Modules # C实现的标准库,内含.c .asm .macros .h
├── Objects # 内置数据类型实现
├── Parser # Python语法分析器源码
├── PC # Windows-specific code,支持Windows
├── PCbuild # Windows生成文件,for MSVC
├── Programs # main函数文件,用于生成可执行文件,如python.exe的入口文件
├── Python # CPython解释器源码
└── Tools # 独立工具代码,used to maintain Python

CPython的源码组织结构如下,摘抄自CPython Source Code Layout

源码文件分门别类存放,而且,无论是py实现的标准库、c实现的标准库、内置数据类型还是内置函数,在Lib/test/Doc/library/目录下都有与之对应的test_x.py测试文件和rst文档文件(对于内置数据类型和函数,其文档集中保存在stdtypes.rst和functions.rst)。比如,内置类型int位于Objects/longobject.c文件中。

下面正式开始编译CPython。

windows下编译CPython

Compile and build on Windows,Python3.6及之后的版本可以使用VS2017编译,安装VS2017时,记得勾选 Python developmentPython native development tools,有备无患。

安装好VS2017后,双击PCbuild/pcbuild.sln,打开解决方案。因为我们的关注点仅在Python内核和解释器部分,所以仅编译python和pythoncore,其他模块暂时忽略,具体地,

  • 切换到debug win32
  • 右键解决方案→属性→配置属性
  • 仅勾选项目python和pythoncore
  • 确定

此时再“生成解决方案”,生成目录为PCbuild/win32,内容如下,含解释器python_d.exe和内核python38_d.dll,

接下来,将项目python设为启动项目(默认状态即是启动项目),点击调试,运行得到如下控制台,可以像平时使用python一样,与之交互。

如果想生成全部模块,需要运行PCbuild\get_externals.bat下载依赖,再编译,具体可参见Build CPython on Windows

调试CPython

只要程序能运行起来,一切就好办了。凭借“宇宙最强IDE”,我们可以任性地设断点调试甚至修改代码。

F5重新启动调试,弹出控制台。在上面我们知道int类型位于Objects/longobject.c文件,打开文件,简单浏览后在函数PyObject * PyLong_FromLong(long ival)入口处打个断点。然后,在弹出的控制台中输入a = 1来创建int对象,回车,程序停在了断点处,查看变量ival的值为1——恰为我们输入的数值,这个函数会跟根据输入的C long int创建一个int对象,返回对象指针

再来看看函数调用堆栈,如下图所示,

调用顺序从下至上,从中可以推断出,

  • 从python_d.exe的入口main运行起来后,进入python38_d.dll
  • 从标准输入stdin中读取键入的字符串
  • 解析字符串,建立了语法树AST(abstract syntax tree)
  • 解析语法树中的节点,判断字符为number,将字符串转化为C long int
  • 由C long int创建Python的int对象

继续运行,弹出的控制台中光标前出现<<<,等待输入。这时如果我们点击调试中的停止按钮(全部中断),会发现程序停在Parser/myreadline.c文件_PyOS_WindowsConsoleReadline函数中的ReadConsoleW一行,

if (!ReadConsoleW(hStdIn, &wbuf[total_read], wbuflen - total_read, &n_read, NULL)) {
err = GetLastError();
goto exit;
}

ReadConsoleW为WINAPI,详见ReadConsole function,其等待并读取控制台的输入,读取的字符保存在wbuf中。如果有输入,则进入上面的流程,解析→建立语法树→……

小结

至此,我们揭开了Python面纱的一角——不过是一个可运行、可调试的程序而已(微笑)。

参考

如何编译和调试Python内核源码?的更多相关文章

  1. ubuntu14.04 64位系统下编译3.13.11内核源码

    该过程一共分为四步: 1.下载内核:我下载的是3.13.11这个版本的内核! 2.解压内核:我将其解压/home/jello/Downloads/linux-3.13.11目录下!下文将会基于此目录编 ...

  2. centos7编译linux的内核源码

    昨天编译了一个linux 内核源码,遇到一些问题, 今天把我遇到的问题和解决方法分享给大家.希望可以帮助到需要的人. 1.检查是否安装了相应的包 我第一次编译的时候只安装的“Development T ...

  3. Linux内核源码特殊用法

    崇拜并且转载的: http://ilinuxkernel.com/files/5/Linux_Kernel_Source_Code.htm Linux内核源码特殊用法 1 前言 Linux内核源码主要 ...

  4. 鸿蒙内核源码分析(构建工具篇) | 顺瓜摸藤调试鸿蒙构建过程 | 百篇博客分析OpenHarmony源码 | v59.01

    百篇博客系列篇.本篇为: v59.xx 鸿蒙内核源码分析(构建工具篇) | 顺瓜摸藤调试鸿蒙构建过程 | 51.c.h.o 编译构建相关篇为: v50.xx 鸿蒙内核源码分析(编译环境篇) | 编译鸿 ...

  5. 鸿蒙内核源码分析(编译脚本篇) | 如何防编译环境中的牛皮癣 | 百篇博客分析OpenHarmony源码 | v58.01

    百篇博客系列篇.本篇为: v58.xx 鸿蒙内核源码分析(环境脚本篇) | 编译鸿蒙原来如此简单 | 51.c.h.o 本篇用两个脚本完成鸿蒙(L1)的编译环境安装/源码下载/编译过程,让编译,调试鸿 ...

  6. ubuntu下linux内核源码阅读工具和调试方法总结

    http://blog.chinaunix.net/uid-20940095-id-66148.html 一 linux内核源码阅读工具 windows下当然首选source insight, 但是l ...

  7. 鸿蒙内核源码分析(编译过程篇) | 简单案例窥视GCC编译全过程 | 百篇博客分析OpenHarmony源码| v57.01

    百篇博客系列篇.本篇为: v57.xx 鸿蒙内核源码分析(编译过程篇) | 简单案例窥视编译全过程 | 51.c.h.o 编译构建相关篇为: v50.xx 鸿蒙内核源码分析(编译环境篇) | 编译鸿蒙 ...

  8. 鸿蒙内核源码分析(编译环境篇) | 编译鸿蒙看这篇或许真的够了 | 百篇博客分析OpenHarmony源码 | v50.06

    百篇博客系列篇.本篇为: v50.xx 鸿蒙内核源码分析(编译环境篇) | 编译鸿蒙防掉坑指南 | 51.c.h.o 编译构建相关篇为: v50.xx 鸿蒙内核源码分析(编译环境篇) | 编译鸿蒙防掉 ...

  9. 编译Debian内核源码

    参考: <鸟哥的Linux私房菜>第26章 http://hi.baidu.com/wg_wang/item/f9375c2f00ca75c0ee10f1db http://www.lin ...

随机推荐

  1. avalon.js与 ajax使用的一个错误实例

    http://www.cnblogs.com/smallstudent/diary/2016/04/06/5360605.html

  2. git 中文乱码-一次被坑经历

    git log和gitcommit中文出现乱码,花了大半天的时间试了网上的各种方法,还是搞不定. 只好放大招. 卸载软件后重装,还是不行.然后git config --list 发现一些奇怪的配置信息 ...

  3. 063 Python必备库-从人机交互到艺术设计

    目录 一.概述 二.Python库之图形用户界面 2.1 PyQt5 2.2 wxPython 2.3 PyGObject 三.Python库之游戏开发 3.1 PyGame 3.2 Panda3D ...

  4. Yum未完成事务问题

    1.安装 yum-complete-transaction [root@linux-node1 ~]# yum -y install yum-utils 2.清除yum缓存 [root@linux-n ...

  5. Ubuntu 14.04 java环境安装配置(不是openJAVA)

    两种配置方式 第一: 在 Ubuntu 中使用 PPA 安装 Java 8 ( 支持 Ubuntu 10.04 - Ubuntu 14.04 ): sudo add-apt-repository pp ...

  6. 新建servlet工程

    1.选择新建Dynamic  Web Project 2.选择服务器和版本(2.5) 3.src目录下新建一个包 4.包里面新建一个类 5.实现Servlet接口(通过http协议访问) 6.serv ...

  7. 阿里云CentOS7.3服务器通过Docker安装Nginx

    前言 小编环境: 阿里云CentOS7.3服务器 docker 下面分享一次小编在自己的阿里云CentOS7.3服务器上使用Docker来安装Nginx的一次全过程 温馨小提示: 如果只是希望单纯使用 ...

  8. Linux 修改 ls 时间显示格式

    [root@CentosTe tmp]# export TIME_STYLE='+%Y-%m-%d %H:%M:%S'[root@CentosTe tmp]# ll总计 24-rwx------ 1  ...

  9. 接口测试时如何选择Encoding(针对请求数据内包含中文)

    如果请求数据中包含中文,需要将Encoding选择为utf-8

  10. 先森林后树木:Elasticsearch各版本升级核心内容必看

    在学习Elasticsearch 时候,因为各个版本的问题,搞不清,非常的头疼,官方也给出了各个版本更新的情况,不过是英文版本,版本更新信息又特别多,最近学习,看了很多资料,没有一个整理很清楚的,然后 ...