Python虚拟机中的一般表达式(二)
复杂内建对象的创建
在上一章Python虚拟机中的一般表达式(一)中,我们看到了Python是如何创建一个空的字典对象和列表对象,那么如果创建一个非空的字典对象和列表对象,Python的行为又是如何呢?demo2.py里面包含一个字典对象和列表对象,这两个对象都是在初始化时就包含元素,首先,我们看一下对应PyCodeObject中的符号表和常量表
# cat demo2.py
i = 1
s = "Python"
d = {"1": 1, "2": 2}
l = [1, 2]
# python2.5
……
>>> source = open("demo2.py").read()
>>> co = compile(source, "demo2.py", "exec")
>>> co.co_names
('i', 's', 'd', 'l')
>>> co.co_consts
(1, 'Python', '1', 2, '2', None)
其次,我们再用dis模块解释一下demo2.py所对应的字节码
>>> import dis
>>> dis.dis(co)
1 0 LOAD_CONST 0 (1)
3 STORE_NAME 0 (i) 2 6 LOAD_CONST 1 ('Python')
9 STORE_NAME 1 (s) 3 12 BUILD_MAP 0
15 DUP_TOP
16 LOAD_CONST 0 (1)
19 ROT_TWO
20 LOAD_CONST 2 ('1')
23 STORE_SUBSCR
24 DUP_TOP
25 LOAD_CONST 3 (2)
28 ROT_TWO
29 LOAD_CONST 4 ('2')
32 STORE_SUBSCR
33 STORE_NAME 2 (d) 4 36 LOAD_CONST 0 (1)
39 LOAD_CONST 3 (2)
42 BUILD_LIST 2
45 STORE_NAME 3 (l)
48 LOAD_CONST 5 (None)
51 RETURN_VALUE
现在,我们来分析一下Python虚拟机是如何创建包含元素的字典对象和列表对象
首先是字典对象:
d = {"1": 1, "2": 2}
//分析结果
1 12 BUILD_MAP 0
15 DUP_TOP
16 LOAD_CONST 0 (1)
19 ROT_TWO
20 LOAD_CONST 2 ('1')
23 STORE_SUBSCR
24 DUP_TOP
25 LOAD_CONST 3 (2)
28 ROT_TWO
29 LOAD_CONST 4 ('2')
32 STORE_SUBSCR
33 STORE_NAME 2 (d)
BUILD_MAP会创建一个空的字典,并压入运行时栈,这没什么可说的,我们看下BUILD_MAP之后的指令DUP_TOP
ceval.c
case DUP_TOP:
v = TOP();
Py_INCREF(v);
PUSH(v);
goto fast_next_opcode;
DUP_TOP会获取栈顶的元素,增加其引用,又再一次将栈顶元素压入栈中,紧接着LOAD_CONST指令又会将1这个对象压入到运行时栈,那么我们来看下前3条指令执行完毕后运行时栈和名字空间的分布:
图1-1
Python虚拟机在接下来又执行指令ROT_TWO,我们再来看一下关于这条指令所做的内容:
ceval.c
case ROT_TWO:
v = TOP();
w = SECOND();
SET_TOP(w);
SET_SECOND(v);
goto fast_next_opcode;
ROT_TWO也是调用其他宏来完成任务的,我们看一下这几条宏的指令:
ceval.c
#define TOP() (stack_pointer[-1])
#define SECOND() (stack_pointer[-2])
#define SET_TOP(v) (stack_pointer[-1] = (v))
#define SET_SECOND(v) (stack_pointer[-2] = (v))
原来ROT_TWO这条指令会取出运行时栈的第一个元素和第二个元素,然后将其位置对调,执行完ROT_TWO之后,我们再来看一下运行时栈和名字空间的分布:
图1-2
随后又执行了一条LOAD_CONST指令,将字符串'1'压入到运行时栈中,之后,又执行了STORE_SUBSCR这条指令,而正是这条指令将字符串"1"和整数值1之间的映射建立在之前的字典对象上,我们来看一下STORE_SUBSCR的内容:
case STORE_SUBSCR:
w = TOP();
v = SECOND();
u = THIRD();
STACKADJ(-3);
/* v[w] = u */
err = PyObject_SetItem(v, w, u);
Py_DECREF(u);
Py_DECREF(v);
Py_DECREF(w);
if (err == 0) continue;
break;
w是之前压入栈中的字符串"1",而v是运行时栈的自栈顶开始的第二个元素,是字典对象,而u则是最早之前压入栈中的值,即为整数值1,通过PyObject_SetItem(v, w, u)建立字符串"1"和整数值1在字典上的映射关系。同理字符串"2"和整数值2也是基于一样的字节码建立的映射关系,最后执行STORE_NAME字节码,在名字空间上建立符号d和字典对象的映射
在成功创建字典对象后并赋予初值,还会创建列表对象,列表对象会先将初值用LOAD_CONST压入运行时栈,再调用BUILD_LIST时将栈中的元素一个个压入列表对象,BUILD_LIST的内容在上一章Python虚拟机中的一般表达式(一)中已经解释,这里不再重复
l = [1, 2]
//分析结果
4 36 LOAD_CONST 0 (1)
39 LOAD_CONST 3 (2)
42 BUILD_LIST 2
45 STORE_NAME 3 (l)
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