使用python需要編譯嗎

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一個(gè)經(jīng)常聽見的問題，那就是：Python是解釋型的語言嗎？它會(huì)被編譯嗎？這個(gè)問題沒有想象中那么好回答。和很多人認(rèn)識(shí)世界一樣，習(xí)慣以一個(gè)簡(jiǎn)單的模型去評(píng)判一些事物。而事實(shí)上，里面包含了很多很多的細(xì)節(jié)。

通常的說法，編譯代表著將一個(gè)高級(jí)語言轉(zhuǎn)化為 CPU 能執(zhí)行的機(jī)器碼。當(dāng)你編譯 C 的時(shí)候，的確是做的這樣的操作。編譯的結(jié)果是一個(gè)二進(jìn)制可執(zhí)行文件，這時(shí)你的系統(tǒng)可直接運(yùn)行這個(gè)程序。

與此相對(duì)的，解釋的意思是這樣的：程序運(yùn)行時(shí)每次讀源文件中的一行代碼，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，就這樣一行一行的重復(fù)下去。當(dāng)然，所謂的腳本語言就是這么運(yùn)行的。

但事實(shí)上，上面的定義有太多的局限。一門真正的語言，為了擁有更多有用和強(qiáng)大的特性，通常采用了各種各樣的實(shí)現(xiàn)方式。我們可以將編譯理解為更通用一些：將一種語言轉(zhuǎn)化為另一種語言形式。通常來說，源語言比目標(biāo)語言要更高級(jí)一些，比如將 C 轉(zhuǎn)化為機(jī)器碼。當(dāng)然，JavaScript 8 到 JavaScript 5 的轉(zhuǎn)化也算是一種編譯。

在Python中，源代碼會(huì)被編譯為更低級(jí)的一種形式，我們稱之為字節(jié)碼。字節(jié)碼是一串指令，和 CPU 的指令集類似。但是字節(jié)碼并不直接被 CPU 執(zhí)行，而是在虛擬機(jī)中執(zhí)行的。當(dāng)然，這里的虛擬機(jī)并不模仿整個(gè)操作系統(tǒng)的環(huán)境，只是提供了字節(jié)碼執(zhí)行的一個(gè)環(huán)境。

下面我們看 Python 的一小段代碼以及它對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼

看了字節(jié)碼的內(nèi)容后，我們就知道 f'...' 這種格式化字符串的形式的運(yùn)行原理，就是將里面的字符串轉(zhuǎn)化為一系列的字面字符串與變量，然后使用 + 號(hào)連接起來。

dis 是 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫中反匯編模塊，它可以展示 Python 代碼的字節(jié)碼信息。上面提到的執(zhí)行字節(jié)碼的虛擬機(jī)，可以用任意的語言實(shí)現(xiàn)，包括 Python 自己。有興趣的可以去 GitHub 上看下這個(gè)項(xiàng)目 nedbat/byterun 。這個(gè)項(xiàng)目可以用來學(xué)習(xí)，但不適用于生產(chǎn)環(huán)境。

不過，我們運(yùn)行 Python 時(shí)完全感受不到它的編譯過程，沒有顯示的調(diào)用什么編譯程序，僅僅是簡(jiǎn)單的執(zhí)行 .py 文件，編譯都是需要時(shí)自動(dòng)編譯的。這和 JAVA 不同，當(dāng)你每次寫完 JAVA 代碼要執(zhí)行時(shí)，都要手動(dòng)將其編譯為 .class 文件，然后執(zhí)行。也正是這個(gè)原因，JAVA 被稱為編譯型語言，而 Python 被叫做解釋型語言。但事實(shí)上，兩種語言執(zhí)行時(shí)都會(huì)先編譯成字節(jié)碼，然后交給虛擬機(jī)執(zhí)行。

Python還有一個(gè)重要的特性，就是交互式命令行。你可以敲入一行 Python 語句，然后立刻回車執(zhí)行。實(shí)際上，即使是這個(gè)過程，Python 同樣是先轉(zhuǎn)為字節(jié)碼，然后執(zhí)行。而這個(gè)交互式命令行這個(gè)特性，在很多編譯型語言里是沒有的。同樣因?yàn)闆]有顯示的調(diào)用編譯程序，很多人將執(zhí)行Python源文件的程序叫做Python解釋器。

即使比較簡(jiǎn)略，但還是補(bǔ)充下。部分編譯型語言比如 C 或者 JAVA 也有交互式命令行，但這些并不是這些語言的重心。JAVA 剛開始是編譯成字節(jié)碼然后執(zhí)行，后面有了即時(shí)編譯技術(shù)（ JIT ）可以直接編譯成機(jī)器碼，與 C 類似。

從上面的描述可以看出，不管是解釋還是編譯，并沒法完全分離開來。很多時(shí)候，我們想用一些詞將現(xiàn)有的編程語言分個(gè)類，但事實(shí)上要辦到這一點(diǎn)太難了。

最后要說明的是，你的代碼是怎么執(zhí)行的只是語言的實(shí)現(xiàn)問題，并非語言的特征。上文中，我們討論的是 Python ，但實(shí)際上是 CPython 的描述。CPython 是一個(gè)解釋器，之所以這么叫，是因?yàn)檫@個(gè)解釋器是用 C 編寫的，這也是 Python 默認(rèn)的解釋器。當(dāng)然還有其它很多解釋器，比如，PyPy 就是另一種解釋器，使用了 JIT 技術(shù)，運(yùn)行速度相比 CPython 有較大提升。

回到標(biāo)題中的問題，Python之所以稱為解釋型語言，是因?yàn)樗鼪]有顯示的調(diào)用編譯操作，表現(xiàn)出解釋型的特性比較多而已。但事實(shí)上，編譯是存在的，具體怎么編譯就看語言的實(shí)現(xiàn)了，也就是解釋器的設(shè)計(jì)。

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