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Python虛擬機的初始化概覽
今天想跟下Python虛擬機的啟動，看看以調試模式跑起python_d.exe是怎麼一個過程。1. d:\Python-2.7.2\Modules\python.c文件是main函數，直接調用Py_Main函數；
2. 在Py_Main函數中，初始化函數為Py_Initialize();，而後者直接調用Py_InitializeEx(1);函數；
3. 在Py_InitializeEx函數中，首先判斷是否已經初始化過，如果有則返回，沒有就改下標誌，開始初始化；第一步也是十分關鍵的一步，是調用函數（interp = PyInterpreterState_New();）創建PyInterpreterState對象（即解釋器進程，現在Python一個解釋器隻有一個進程，所以存在一個缺點，在多核的機子上也隻能存在一個進程）。
4. 在PyInterpreterState_New()函數中，首先為PyInterpreterState對象分配內存：
PyInterpreterState *interp = (PyInterpreterState *)
malloc(sizeof(PyInterpreterState));
如果分配內存成功，執行HEAD_INIT();宏：
#ifdef WITH_THREAD #include "pythread.h" static PyThread_type_lock head_mutex = NULL; /* Protects interp->tstate_head */ #define HEAD_INIT() (void)(head_mutex || (head_mutex = PyThread_allocate_lock())) #define HEAD_LOCK() PyThread_acquire_lock(head_mutex, WAIT_LOCK) #define HEAD_UNLOCK() PyThread_release_lock(head_mutex)
不論是從名稱還是注釋都可以看出head_mutex是用來保護解釋器進程的tstate_head成員的。
在head_mutex為NULL的情況下會調用PyThread_allocate_lock()函數初始化head_mutex變量。
接著初始化其它成員。
於是，解釋器進程就這麼創建了……
接著立馬創建線程：tstate = PyThreadState_New(interp);，繼而調用new_threadstate(interp, 1);。
同樣地，先為線程對象分配空間：PyThreadState *tstate = (PyThreadState *)malloc(sizeof(PyThreadState));。
接著一樣是對線程對象進行初始化，然後切換一下線程：(void) PyThreadState_Swap(tstate);。
接下來一步是很重要的，就是初始化類型信息：_Py_ReadyTypes();。
後續初始化順序如下：
if (!_PyFrame_Init())
Py_FatalError("Py_Initialize: can't init frames");
if (!_PyInt_Init())
Py_FatalError("Py_Initialize: can't init ints");
if (!_PyLong_Init())
Py_FatalError("Py_Initialize: can't init longs");
if (!PyByteArray_Init())
Py_FatalError("Py_Initialize: can't init bytearray");
_PyFloat_Init();
第一個函數其實就是初始化變量static PyObject *builtin_object;為字符串“__builtins__”；
第二個函數是初始化小整數的緩存鏈表，這裏的小整數範圍是可以自定義再重新編譯進行設置的，過程挺有趣的；
第三個函數初始化Long類型信息，第四個函數沒做什麼；
接著初始化Float類型信息。
然後是初始化interp的modules和modules_reloading成員，都是簡單地調用PyDict_New()函數賦值。
如果需要的話，還會初始化Unicode編碼：_PyUnicode_Init();。
接著是模塊初始化，代碼有省略：
bimod = _PyBuiltin_Init(); interp->builtins = PyModule_GetDict(bimod); sysmod = _PySys_Init(); interp->sysdict = PyModule_GetDict(sysmod);
還有模塊導入機製、異常、警告的初始化，代碼有省略：
_PyImport_Init();
_PyExc_Init();
_PyWarnings_Init();
initmain(); /* Module __main__ */
初始化全局鎖：
/* auto-thread-state API, if available */
#ifdef WITH_THREAD
_PyGILState_Init(interp, tstate);
#endif /* WITH_THREAD */
最後是檢查stdin,stdout,stderr和設置相關信息。
然後回到Py_Main，輸出版本信息以及“>>>”，等用戶輸入。
假設輸入“a = 1”，然後按Enter鍵：
Python會先對用戶輸入進行編譯（co = PyAST_Compile(mod, filename, flags, arena);），生成PyCodeObject，然後再執行：v = PyEval_EvalCode(co, globals, locals);：
PyObject *
PyEval_EvalCode(PyCodeObject *co, PyObject *globals, PyObject *locals)
{
return PyEval_EvalCodeEx(co,
globals, locals,
(PyObject **)NULL, 0,
(PyObject **)NULL, 0,
(PyObject **)NULL, 0,
NULL);
}
於是我們最終進入到PyEval_EvalFrameEx函數，在這裏用大量的switch/case來執行指令。
最後更新：2017-04-02 06:51:55