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CPython 如何解析并执行 Code Object。

九、求值循环

到本章为止，你可能已经了解了如何将 Python 代码解析为抽象语法树并将其编译成 code objects，这些 code objects 包含了以字节码形式表示的一系列操作。但想要真正的执行 code objects 还缺少一样关键的东西！那就是输入。在 Python 中，输入可能以局部变量或全局变量的形式出现。在本章中，你将会接触到一个名叫 Value Stack 的概念，code object 中的字节码将创建、修改和使用 Value Stack 中的变量。

CPython 中执行代码的动作发生在一个核心循环中，这个循环又被称为 "evaluation loop (求值循环)"。CPython 解释器将在这解析并执行由序列化的 .pyc 文件或由编译器得到的 code object：

在 evaluation loop 中，每一个字节码指令都是基于系统的 “栈帧” 获取和执行的。

{% hint style="info" %} Note

不止在 Python 中，在许多 runtimes 中都使用了 栈帧 这种数据结构。栈帧保证了可以在函数中调用函数并获取返回值，它同样包含了参数、局部变量和其他一些状态信息。

每次调用函数时都会创建一个栈帧，这些栈帧按调用顺序堆叠在一起。如果抛出了未处理的异常，你就可以看到 CPython 的栈帧信息：

Traceback (most recent call last):
    File "example_stack.py", line 8, in <module> <--- Frame
        function1()
    File "example_stack.py", line 5, in function1 <--- Frame
        function2()
    File "example_stack.py", line 2, in function2 <--- Frame
        raise RuntimeError
    RuntimeError

{% endhint %}

当探索 CPython 编译器时，你已经理解了 run_eval_code_obj() 调用之前的内容。在本章，你将会进一步探索解释器相关的 API：

相关的源文件

文件	功能
Python/ceval.c	实现 evaluation loop 的核心代码
Python/ceval-gil.h	GIL的定义和控制算法

需要关注的内容

• evaluation loop 将会获取一个 code object 并将其转换为一系列的 frame object；
• 解释器至少需要一个线程；
• 每个线程都有自己的线程状态；
• 在栈中执行 frame objects，又被称为栈帧；
• 变量的引用存放在 value stack 中。