卷2：第19章 PyPy

PyPy

PyPy是一個Python實現(xiàn)的動態(tài)語言實現(xiàn)框架。

本章假定讀者熟悉如字節(jié)碼和常量疊算等有關(guān)解釋器和編譯器的基本概念。

19.1. 一點歷史

Python是一種高層次動態(tài)編程語言。它是由荷蘭程序員Guido van Rossum在20世紀80年代末發(fā)明的。Guido最初的實現(xiàn)是一個用C語言編寫的傳統(tǒng)的字節(jié)解釋器，人稱CPython?，F(xiàn)在有許多其他的Python實現(xiàn)。其中最引人注目的有用Java編寫的并允許Java代碼接口的Jython，用C#編寫并允許和微軟.NET框架接口的IronPython，以及本章的主題PyPy。 CPython的仍然是使用最廣泛的實現(xiàn)，也是當前唯一支持下一代Python 3語言的實現(xiàn)。本章將談?wù)勛孭yPy與其他Python實現(xiàn)乃至其他任何動態(tài)語言實現(xiàn)都有所不同的一些設(shè)計決策。

19.2. PyPy概覽

除了微不足道的少量C代碼，PyPy完全是用Python寫成的。PyPy代碼樹包含兩個主要部分：Python解釋器和RPython翻譯工具鏈。 Python解釋器是面向程序員的運行庫，人們使用PyPy來調(diào)用Python實現(xiàn)。它實際上是用Python的一個子集——限制Python（通?？s寫為RPython）寫成的。用RPython編寫Python解釋器的目的是讓解釋器可以輸出給PyPy的另一個重要組成部分——RPython翻譯工具鏈。 RPython翻譯器會把RPython代碼轉(zhuǎn)換為一個選定的低級語言，最常用的是C。這使得PyPy成為一個自我托管的實現(xiàn)，也就是說它是用它自己實現(xiàn)的語言寫成的。我們在本章后文中還會看到，RPython翻譯也讓PyPy成為一個普適的動態(tài)語言實現(xiàn)框架。

PyPy強大的抽象使之成為最靈活的Python實現(xiàn)。從不同的垃圾回收到各種翻譯優(yōu)化參數(shù)，它有近200個不同的配置選項。

19.3. Python解釋器

由于RPython是Python的真子集，PyPy Python解釋器可以不經(jīng)翻譯地在另一個Python實現(xiàn)上運行。當然，這會非常慢，但這樣我們就可以快速測試解釋器的變化。這也讓我們可以使用普通的Python調(diào)試工具來調(diào)試解釋其。 PyPy的解釋器的大多數(shù)測試可以同時運行在無翻譯和有翻譯的解釋器上。這讓開發(fā)時的快速測試成為可能，并保證了有翻譯和無翻譯的解釋器的行為一致。

在大多數(shù)情況下，PyPy Python解釋器的細節(jié)和CPython非常類似，PyPy和CPython在解釋時使用的字節(jié)碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幾乎完全一樣。兩者之間的主要區(qū)別在于PyPy有一種很聰明的抽象，稱為對象空間（簡稱objspaces）。objspace封裝了代表和操作Python數(shù)據(jù)類型的所有知識。例如，對兩個Python對象執(zhí)行二元操作或獲取對象的一個屬性，都完全由objspace處理。這讓解釋器無需知道Python對象的任何實現(xiàn)細節(jié)。字節(jié)碼解釋器吧Python對象看成是黑盒子，并在需要操作它們時調(diào)用objspace方法。例如，下面是BINARY_ADD機器碼的一個粗糙的實現(xiàn)，在兩個對象用+運算符結(jié)合的時候會調(diào)用它。請注意解釋器如何不去檢查運算符；所有處理都立即被委托給objspace。

def BINARY_ADD(space, frame):
    object1 = frame.pop() # pop left operand off stack
    object2 = frame.pop() # pop right operand off stack
    result = space.add(object1, object2) # perform operation
    frame.push(result) # record result on stack