通过 CPython 执行跟踪 Python 字节码

Posted 2023-02-23

【中文标题】通过 CPython 执行跟踪 Python 字节码

【英文标题】：Trace Python bytecodes through CPython execution

【发布时间】：2015-11-11 02:46:14

【问题描述】：

我试图通过跟踪不同的字节码/操作码来加深我对 CPython 解释器的理解，因为它们通过 ceval.c 中的解释器循环，用于一个简单的 Python 程序。我使用bytecode 和opcode 表示相同的意思。

我的python程序是这样的：

#filename: test.py

x = 2
y = 3

if x < y:
    z = x
elif True:
    z = y
else:
    z = 100

我正在使用 Python 2.7.8 并使用如下调试标志构建它：

wget https://www.python.org/ftp/python/2.7.8/Python-2.7.8.tgz   # download
tar xvf Python-2.7.8.tgz                                        # extract
cd Python2.7.8 
./configure --with-pydebug                                      # build with debug flag
make -j                                                         # parallel make

我有兴趣在解释器循环 ceval.c 中跟踪 switch 语句周围的 for(;;) 循环，从第 964 行开始。

我在 for 循环开始后添加了这些行，以检查解释器是否正在运行我的文件，如果是，则打印出 opcode。

964     for (;;) 
965         if (strcmp(filename, "../test.py") == 0) 
966             printf("%d\n", opcode);
967         

我得到的输出是（手动添加 cmets 以显示来自 opcode.h 的 opcode DEFINE）：

 $ ./python.exe ../test.py | cat -n                                              
 1  0    //  STOP_CODE
 2  90   //  HAVE_ARGUMENT
 3  90   //  HAVE_ARGUMENT
 4  101  //  LOAD_NAME
 5  101  //  LOAD_NAME
 6  101  //  LOAD_NAME
 7  90   //  STORE_NAME

我期望 12 个不同的操作码而不是 7 个，因为当我得到同一个文件的字节码反汇编时，有 12 个字节码命令。

$ ./python.exe -m dis ../pytests/test.py | sed "/^$/d" | cat -n                      
1    1           0 LOAD_CONST               0 (2)
2                3 STORE_NAME               0 (x)
3    2           6 LOAD_CONST               1 (3)
4                9 STORE_NAME               1 (y)
5    4          12 LOAD_NAME                0 (x)
6               15 LOAD_NAME                1 (y)
7               18 COMPARE_OP               0 (<)
8               21 POP_JUMP_IF_FALSE       33
9    5          24 LOAD_NAME                0 (x)
10              27 STORE_NAME               2 (z)
11              30 JUMP_FORWARD            21 (to 54)
12   6     >>   33 LOAD_NAME               

我对 CPython 解释器如何工作的心智模型和/或我记录不同操作码的方法不正确，或两者兼而有之。你能解释一下为什么我从ceval.c 文件的输出和使用python -m dis 包看到不同的操作码吗？

【问题讨论】：

当您的意思是“CPython”（“标准" Python 解释器）。就目前而言，这个问题没有太大意义......

但是忽略您看到的字节码不同的事实，我认为您希望得到不同数量的字节码：ceval 中的循环只会显示执行的内容（而不是“it/else”的部分跳过）而 dis 会给你一切。

What is the best way to sample/profile a PyObjC application?的可能重复

【参考方案1】：

您的跟踪显示有问题，因为在正常情况下，您不会执行 STOP_CODE（值 0）会停止执行。此外，HAVE_ARGUMENT 不是操作码。对于 Python 2.7，操作码是 STORE_NAME。

至于值的差异，这在任何不是直线（基本块）代码的代码中都是可以预料的。你的不是直线代码。有一个COMPARE < 后跟一个POP_JUMP_IF_FALSE 跳转。