学习“Python函数调用”过程中，经常的需要生成一段字节码。每一次生成，我都需要照着上次的笔记，才能敲出简单的几行生成代码，这让我感到有点羞耻。
我要把这个流程，记在脑子里！
字节码生成流程
Python源文件
此前为了测试闭包，创建了一个名为closure.py的Python文件。
# -*- coding: utf-8 -*-
def get_func():
value = "inner"
def inner_func():
print(value)
return inner_func
show_value = get_func()
show_value()
生成字节码的代码
s = open('closure.py').read()
co = compile(s, 'closure.py', 'exec')
import dis
dis.dis(co)
字节码
于closure.py文件所在目录，打开cmd（在Windows下面测试），敲入py -2，依次执行上述生成代码，得到以下结果：
3 0 LOAD_CONST 0 (<code object get_func at 00000000034EA7B0, file "closure.py", line 3>)
3 MAKE_FUNCTION 0
6 STORE_NAME 0 (get_func)
12 9 LOAD_NAME 0 (get_func)
12 CALL_FUNCTION 0
15 STORE_NAME 1 (show_value)
13 18 LOAD_NAME 1 (show_value)
21 CALL_FUNCTION 0
24 POP_TOP
25 LOAD_CONST 1 (None)
28 RETURN_VALUE
生成过程详述
一、读取文件
s = open('closure.py').read()
如果要得到字节码，是需要先有代码的。代码被保存在文件中，读取一下。使用open函数的默认配置，将文件读进内存中，得到一个file对象，file对象被read之后，得到str，str中存储着closure.py中的代码。
当然，代码可以不止是文件，只要是一个保存了代码的str对象，就ok的。这str对象可以来自于：
- Python文件。
- 直接在Python交互式解释器中敲的。
- 网络传输。
二、编译文件
co = compile(s, 'closure.py', 'exec')
内存中有了代码，字节码怎么来呢？调用build-in函数compile，编译一下，编译的结果为code object（或者是AST object，暂不研究）。
compile(source, filename, mode, flags=0, dont_inherit=False, optimize=- 1)
compile函数必须传递3个参数：
- source，第一步中的str（也可以是byte string、AST object）。
- filename，来源文件的文件名。如果没有，哈，随便给一个也可以。
- mode，'exec'、'eval'和'single'三选一，一系列语句用'exec'，单一表达式用'eval'，单个交互式语句用'single'。
剩下的3个参数（只摘抄一下）：
可选参数 flags 和 dont_inherit 控制应当激活哪个编译器选项以及应当允许哪个future 特性。
optimize 实参指定编译器的优化级别；默认值 -1 选择与解释器的 -O 选项相同的优化级别。显式级别为 0 （没有优化；debug 为真）、1 （断言被删除， debug 为假）或 2 （文档字符串也被删除）。
三、反汇编
import dis
dis.dis(co)
dis函数将编译器和解释器使用的字节码（CPython bytecode）作为输入，输出一种可以用来分析阅读的简单格式。也就是上面所看到的字节码。
dis函数的输入种类可以有很多：
a module, a class, a method, a function, a generator, an asynchronous generator, a coroutine, a code object, a string of source code or a byte sequence of raw bytecode. （模块、类、方法、函数、生成器、异步生成器、协程、代码对象、代码字符、字节码。）
寻找嵌套的函数
以上，字节码的生成流程，便牢牢地刻在脑中。但细看上述字节码，get_func和inner_func去哪儿了？
经过一番探索，原来在编译出来的code对象中，有一个co_consts的成员，它是一个保存常量（constants used）的list。通过co_consts一层一层地往下翻，能够找到所有函数的code object：
>>> dir(co)
['__class__', '__cmp__', '__delattr__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'co_argcount', 'co_cellvars', 'co_code', 'co_consts', 'co_filename', 'co_firstlineno', 'co_flags', 'co_freevars', 'co_lnotab', 'co_name', 'co_names', 'co_nlocals', 'co_stacksize', 'co_varnames']
>>> co.co_consts
(<code object get_func at 00000000039B8C30, file "closure.py", line 3>, None)
>>> co.co_consts[0].co_consts
(None, 'inner', <code object inner_func at 00000000039B89B0, file "closure.py", line 6>)
>>> dis.dis(co.co_consts[0].co_consts[2])
7 0 LOAD_DEREF 0 (value)
3 PRINT_ITEM
4 PRINT_NEWLINE
5 LOAD_CONST 0 (None)
8 RETURN_VALUE
>>> co.co_consts[0].co_consts[2]
<code object inner_func at 00000000039B89B0, file "closure.py", line 6>
但这样一层一层地找，依然是麻烦的。
有一个简单办法，直接在最新的Python3环境下调用dis.dis，它会把所有的内容都展现出来。
3 0 LOAD_CONST 0 (<code object get_func at 0x000001335C5DF240, file "closure.py", line 3>)
2 LOAD_CONST 1 ('get_func')
4 MAKE_FUNCTION 0
6 STORE_NAME 0 (get_func)
12 8 LOAD_NAME 0 (get_func)
10 CALL_FUNCTION 0
12 STORE_NAME 1 (show_value)
13 14 LOAD_NAME 1 (show_value)
16 CALL_FUNCTION 0
18 POP_TOP
20 LOAD_CONST 2 (None)
22 RETURN_VALUE
Disassembly of <code object get_func at 0x000001335C5DF240, file "closure.py", line 3>:
4 0 LOAD_CONST 1 ('inner')
2 STORE_DEREF 0 (value)
6 4 LOAD_CLOSURE 0 (value)
6 BUILD_TUPLE 1
8 LOAD_CONST 2 (<code object inner_func at 0x000001335C5DF190, file "closure.py", line 6>)
10 LOAD_CONST 3 ('get_func.<locals>.inner_func')
12 MAKE_FUNCTION 8 (closure)
14 STORE_FAST 0 (inner_func)
9 16 LOAD_FAST 0 (inner_func)
18 RETURN_VALUE
Disassembly of <code object inner_func at 0x000001335C5DF190, file "closure.py", line 6>:
7 0 LOAD_GLOBAL 0 (print)
2 LOAD_DEREF 0 (value)
4 CALL_FUNCTION 1
6 POP_TOP
8 LOAD_CONST 0 (None)
10 RETURN_VALUE
参考资料
- docs.python.org/3.10/librar…
- docs.python.org/3.10/librar…
- docs.python.org/3.10/librar… dis#module-dis
附
这是一年半之前学习的内容，其实现在又已经忘记了那几条展示字节码的代码。不过确实脑子中有一个印象，如果想要想起来，看看自己的笔记——即本篇——就行了。
本篇的标题叫“Python字节码生成”，或许“生成”有些歧义，应该叫做“查看”？附上原文链接。
