Python学习笔记（二）Pytho解释器和程序开发、执行过程

解释器是一种让其他程序运行起来的程序，是用户编写的代码与计算机硬件间的软件从逻辑层，虚拟化技术的一种。Python可以被当做一种解释器软件包，Python代码必须在解释器中运行，因此机器上安装Python的最小组件是-解释器和支持的库。本文只针对Windows平台，将Python加入到环境变量path中，如“C:\Python34”，Python版本为3.4，下同。

1，程序编写

Python程序编写支持交互式和执行文件两种，前者就是在命令行键入指令、回车立刻得到执行效果，后者则是先写一个后缀为.py的包含Python语句的文件name.py（称为一个模块）、命令行进至文件所在路径、键入"python name.py" 即可运行。

Python系统还提供了一个标准、免费的可视化用户界面IDLE，能够在单独的界面上进行编辑、运行、浏览和调试Python程序。IDLE可在Windows、Linux、UNIX等多个平台上运行。

2，Python程序执行、优化和发布

对于Python解释器而言,程序运行过程是：

(1)字节码编译-字节码是源代码底层的、与硬件平台无关的表现形式，可以提高运行速度。若Python拥有写文件的权限，编译产生的字节码与.py文件位于同一目录，后缀是.pyc。若编译后，你的程序再没修改则Python会跳过编译步骤而直接加载字节码文件执行，Python检查文件是否修改的方法是对比源文件与字节码文件的时间戳。若Python不具有写权限，字节码则在内存中生成、程序结束后被丢弃-即每次执行都得编译。

（2）Python虚拟机-字节码一旦生成就会被发送到Python虚拟机（PVM）上执行，PVM就是解释、s运行字节码指令的一个大循环。当Python虚拟机开始执行时，它会先进行一些初始化操作，最后进入PyEval_EvalFramEx函数，它的作用是不断读取编译好的字节码，并一条一条执行，类似CPU执行指令的过程。函数内部主要是一个switch结构，根据字节码的不同执行不同的代码。

如下图是标准的Python执行过程，称为CPython，其运行速度最快、最完整、最健全。实际上Python的执行过程随着时间也在改变，另两种变种是Jython和IronPython。Jython目的是为了和Java语言集成，包含java类，编译Python源代码形成java字节码并映射到java虚拟机上，实现与java的无缝集成。IronPython的设计理念则是让Python与Windows平台上的.NET框架以及与之对应的Linux开源Mono编写的应用相集成，由微软开发。

Python开发中，还包含一些优化基本执行模块的优化系统，试图提高Python的运行速度等，如Psyco实时编译器和Shedskin C++转换器。Psyco实时编译器需要单独获取并安装，就是一种扩展字节码执行模块的组件，是一个PVM增强工具，它收集并使用信息使得Python程序执行过程中，部分字节码转换成底层的真正二进制机器代码，从而提高运行速度。Psyco目前只能为Intel X86架构生成二进制机器代码，支持Linux、window、MAC操作系统。Shedskin C++转换器则是尝试将Python代码转换成C++代码，然后使用C++编译器将C++代码编译成机器代码。

另外，如果需要将Python程序生成可独立执行的二进制代码则需要第三方工具“冻结二进制文件”（Frozen Binary）。Frozen Binary将Python程序字节码、PVM以及任何所需的支持文件打包成一个单独文件包，形成可分发的可执行二进制程序。免费工具有适用于windows平台的py2exe，Linux、Unix平台的PyInstaller等。

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