（Python学习8）Python虚拟机框架

1、执行环境

typedef struct _frame {    PyObject_VAR_HEAD    struct _frame *f_back;/* previous frame, or NULL */    PyCodeObject *f_code;/* code segment */    PyObject *f_builtins;/* builtin symbol table (PyDictObject) */    PyObject *f_globals;/* global symbol table (PyDictObject) */    PyObject *f_locals;/* local symbol table (any mapping) */    PyObject **f_valuestack;/* points after the last local */    PyObject **f_stacktop;    PyObject *f_trace;/* Trace function */.......} PyFrameObject;

Python执行环境模拟的是普通X86平台执行程序的过程，运行时栈-帧-返回地址等概念。
利用帧对象PyFrameObject来模拟帧。存储了上一帧地址，code对象的地址，builtins变量，global变量，local变量，栈顶栈底等信息。
二者示意图如下：

需注意，维护的内存不只栈用，其他对象也会用。

2、名字空间与作用域

与其他语言类似。
允许嵌套函数，作用域符合LEGB规则，即局部-直接外围-全局-运行时。
一个.py文件可以组成一个模块，若import A 可用A.xxx 来调用A中的变量。
需注意，如下，会报错，因为在Fun函数内部同样拥有变量a，其对整个Fun函数内可见，但print时尚未赋值。

a = 10def Fun();print(a)a = 12

3、运行框架

Python启动后，首先进行Python运行时环境的初始化，运行时环境是全局概念，而上述执行环境只是一个栈帧。然后利用for循环执行code对象中以C字符串保存的字节码。for循环中是巨大的switch/case结构。

4、运行时环境

Python中同样拥有线程、进程。

typedef struct _is {    struct _is *next;    struct _ts *tstate_head;// 模拟进程环境中的线程集合    PyObject *modules;    PyObject *sysdict;    PyObject *builtins;……} PyInterpreterState;typedef struct _ts {    struct _ts *next;    PyInterpreterState *interp;    struct _frame *frame;// 模拟线程中的函数调用堆栈    int recursion_depth;    PyObject *dict;     long thread_id;……} PyThreadState;

注意_is与_ts是逻辑上的进程与线程。但是python中线程实际上是操作系统的原声线程，故_ts实际是线程的抽线。

线程会与_frame帧交互，而进程会与线程交互。
在某一时刻，Python的执行状态如下：