作為一名機(jī)器學(xué)習(xí)工程師，我使用Python已經(jīng)一年多了。

最近出于興趣，我也開始學(xué)習(xí)C ++。接觸C++后，才意識到Python是多么容易和直觀。

我對Python與其他語言的不同之處及其工作機(jī)制愈加好奇。

于是，本文誕生。 本篇文章將嘗試討論P(yáng)ython的內(nèi)部工作機(jī)制。

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來源：Pexels

Python最初是Guido Van Rossum在業(yè)余時(shí)開發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目，于1991年首次發(fā)布。作為一門通用語言，Python為Netflix和Instagram等許多公司提供了強(qiáng)大支持。在一次采訪中，Guido將Python與Java/Swift等語言進(jìn)行了比較，他表示Java/Swift對于日常工作即是編程的軟件開發(fā)人員是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，而Python針對的目標(biāo)用戶是日常工作與軟件開發(fā)無關(guān)的人，他們編寫代碼主要是為了處理數(shù)據(jù)。

在閱讀有關(guān)Python的文章時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到諸如“編譯型vs解釋型”、“字節(jié)碼vs機(jī)器碼”、“動(dòng)態(tài)類型vs靜態(tài)類型”、“垃圾回收站”等詞語。維基百科將Python描述為：

Python是一種解釋型的高級通用性編程語言，具有動(dòng)態(tài)類型和垃圾回收功能。

解釋型語言

用C / C ++編寫程序時(shí)，必須進(jìn)行編譯。編譯是將人類可理解的代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器可理解的代碼即“機(jī)器代碼”。機(jī)器代碼是CPU可直接執(zhí)行指令的基本形式。成功編譯后，代碼生成一個(gè)可執(zhí)行文件。執(zhí)行此文件，代碼中的操作將逐步運(yùn)行。

盡管也需要編譯這一步驟，但在大多數(shù)情況下，Python是一種解釋型語言，而非編譯型語言。首先將以.py文件編寫的Python代碼編譯為字節(jié)碼(后文將詳細(xì)討論)，然后以.pyc或.pyo格式存儲(chǔ)。

Python將源代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼，而不像C ++等轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼。該字節(jié)碼是可由解釋器執(zhí)行的低級指令集。Python解釋器在大多數(shù)PC中安裝在/usr/local/bin/python3.8路徑下。字節(jié)碼指令在虛擬機(jī)而非CPU上執(zhí)行。

為什么選擇解釋型語言?

解釋型語言具有獨(dú)立于平臺的一大優(yōu)勢。只要Python字節(jié)碼和虛擬機(jī)版本相同，Python字節(jié)碼就可以在任何平臺(Windows，MacOS等)上執(zhí)行。

Python的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)類型。在C ++等靜態(tài)類型語言中，必須先聲明變量類型，并在編譯時(shí)檢查所有差異(如添加字符串和整數(shù))。但在像Python這樣的強(qiáng)類型語言中，檢查變量類型和所執(zhí)行操作的有效性由解釋器來完成。

解釋型語言的缺點(diǎn)

動(dòng)態(tài)類型提供給代碼很大的自由度，但同時(shí)提高了代碼的風(fēng)險(xiǎn)性，有時(shí)會(huì)難以調(diào)試。

Python經(jīng)常被指責(zé)“速度慢”。這種說法是相對的，也存在很多爭議，但之所以“慢”是因?yàn)榻忉屍餍枰鲱~外工作來將字節(jié)碼指令轉(zhuǎn)換成可以在機(jī)器上執(zhí)行的指令形式。StackOverflow上的一個(gè)帖子對此的解釋更易理解：

如果你能用自己的母語和別人交談，那通常要比口譯員把你的語言翻譯成其他語言讓對方理解要快得多。

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垃圾回收究竟是什么?

在早期編程語言中，內(nèi)存分配主要依靠手動(dòng)操作。很多時(shí)候，當(dāng)變量不再使用或在程序的其他地方引用時(shí)，需要手動(dòng)從內(nèi)存中清除。垃圾回收站代替人工進(jìn)行此項(xiàng)工作，無需任何操作即可自動(dòng)釋放空間。內(nèi)存管理有兩種方式：

簡化方式是跟蹤某對象的引用次數(shù)。當(dāng)該數(shù)字下降到0時(shí)，刪除該對象。這種方式被稱為“引用計(jì)數(shù)”。在Python中無法禁用此功能。

在對象引用自身或兩個(gè)對象相互引用的情況下，“生成垃圾回收”線程可以發(fā)揮作用。這是傳統(tǒng)的引用計(jì)數(shù)所無法解決的。

什么是__pycache__?

在個(gè)人項(xiàng)目中或GitHub上，可能經(jīng)?？吹矫麨開_pycache__的文件夾被自動(dòng)創(chuàng)建。

/文件夾-_pycache_-preprocess.cpython-36.pyc-preprocess.py

如您所見，自動(dòng)創(chuàng)建的文件名與文件夾外部的文件名相同，均為_pycache_。.pyc擴(kuò)展名表示該文件包含preprocess.py的字節(jié)碼。cpython表示解釋器的類型。CPython意味著解釋器是用C語言實(shí)現(xiàn)的。同樣，JPython是用Java實(shí)現(xiàn)的Python解釋器。

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來源：diyitui

但為什么首先要?jiǎng)?chuàng)建文件夾? 因?yàn)檫@樣可以稍微提高Python程序的速度。 而另一種提高速度的方式是更改Python代碼，避免將其重新編譯為字節(jié)碼，從而節(jié)省時(shí)間。