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Python pyc原理解析

一、前言

Python是一种高级编程语言,由于其语法简洁、易读易写等特点,被越来越多的人所喜欢和使用。但是,Python的解释器在运行程序时,需要对每一行代码进行解析,然后将其转化成可以执行的机器码,这个过程是有一定时间成本的,因此影响了Python的运行效率。为了解决这个问题,Python提供了一种称之为pyc(Python Compiled)的编译机制,通过预编译的方式将源代码编译成字节码,使得程序在执行时可以直接使用这些字节码,从而提高了运行效率。本文将会对Python pyc的原理进行一一解析。

二、Python pyc的详细解释

Python源程序在运行之前,会经过编译、解析两个阶段。编译的过程将程序源代码转换成字节码,而解析阶段则加载字节码并执行。Python为了避免每次程序执行时都要编译和解析源代码,实现了字节码的代码重用机制,也就是使用pyc文件。 当Python源文件被解析器编译后,会生成.pyc文件,这个文件是解释器在运行时所使用的字节码。.pyc文件实际上就是Python程序的二进制版本,执行这些文件就等同于执行源文件,只不过这里的代码是已经被编译过了。

三、Python pyc的生成过程

Python编译生成.pyc文件的过程包括:编译源代码、载入字节码、检查pyc文件是否过时,若过时则更新,否则直接使用。在Python中,pyc文件是通过两个特殊的变量__file__和__cached__来定位源代码和pyc文件的,它们分别是源代码文件名和pyc文件的绝对路径。 当Python程序执行时,首先检查源代码文件是否存在,如果不存在,则会查找编译后的pyc文件。如果pyc文件不存在,或者源文件的修改时间比pyc文件的创建时间更为新,则重新编译生成新的pyc文件。

四、Python pyc的优缺点

Python pyc机制通过预编译的方式将源代码转化为字节码,并将其存储在磁盘上,从而避免了重复的编译过程,提高了程序的运行效率。同时,也为程序的发布提供了便利,只需将pyc文件打包即可发布程序。 缺点是,pyc文件只有在特定的环境中才是可移植的,不同的Python版本、操作系统、CPU架构都可能影响pyc文件的可用性。此外,pyc文件体积大,存储空间占用较大。

五、Python pyc的应用场景

pyc文件的主要应用场景在于Python程序的发布。当程序开发完成后,使用pyc文件代替源代码可以保护源代码的知识产权,同时也可以减少程序发布成本。

六、代码示例


# code.py
def hello():
    print('Hello, World!')
    
hello()
执行以下指令:

python -m py_compile code.py
可以看到当前目录下生成了一个名为code.cpython-39.pyc的文件。可以使用以下指令来执行生成的pyc文件:

python code.cpython-39.pyc
注意文件名会因Python版本而异。