python 生成器 原理_你知道python中的函数、生成器的工作原理吗？

1.python中函数的工作原理

python的解释器，也就是python.exe(c编写)会用PyEval_EvalFramEx(c函数)运行foo()函数

首先会创建一个栈帧(stack Frame),在栈帧对象的上下文里面去运行这个字节码。

可以尝试着去打印foo的字节码：

关于字节码的解释：

打印bar的字节码：

这个字节码全局是唯一的，函数是全局唯一的，然后在函数里面会调用另外一个函数。

当foo调用函数bar，又会创建一个栈帧，然后将这个函数的控制权交给这个栈帧。

所有的栈帧都分配在内存中，它不是放在栈的内存上，而是放在堆的内存上，你不去释放它就会一直存在我们的内存当中。

这就决定了栈帧可以独立于调用者存在，比如就算函数不存在了，只要有指针指向bar这个栈帧，就可以对其进行控制。

(python中一切皆对象，栈帧也是对象，是一个字节码对象)

2.生成器的实现原理

在静态语言中，函数调用的时候是一个栈的形式，函数调用完成之后栈就会被销毁。

下面是函数的调用过程：

PyEval_evalFrameEx会创建一个foo的栈帧对象，这个对象里面有两个属性。f_back为None，因为没有上层函数，f_code指向foo的字节码

同时PyEval_evalFrameEx也会创建一个bar的栈帧对象，f_back指向foo，f_code指向bar的字节码。

最大的特点就是栈帧对象存在于堆内存中，这样生成器才有实现的可能。

当python解释器在读取gen_fun()这个函数的时候，发现yield关键字就会将其标记为生成器函数。

gen_func()

当我们来调用这个函数的时候，就会返回一个生成器对象。

这个生成器对象是将PyFrame做了一层封装。

在PyFrameObject和PyCodeObject上面又封装了一层PyGenObject，就是python的生成器对象。

PyGenObject中gi_frame属性指向PyGrameObject,gi_code属性指向PyCodeObject。

PyFrameObject又有f_lasti和f_locals属性。

f_lasti会指向最近执行的这个代码。

可以尝试打印字节码：

查看结果：

这里面可以看到有两次yield。当我们每一次对生成器做一次调用的时候，它遇到yield就会停止。

停止了之后，就会记录f_lasti(位置)和f_locals(变量)这两个值。

可以尝试着调用打印取每一个值，f_lasti和f_locals的变化

与上方字节码是一样的。

这样整个生成器对象就存在与堆内存中，可以独立存在，每次执行一次函数，就会生成一个栈帧对象。

我们可以在任何地方，只要能拿到这个栈帧对象就能够往前走。这也是python中协程的一个理论基础。

此时我们可以知道为什么生成器是一个一个返回。

3.pyc文件

当你在执行python代码的时候，会发现执行目录下面会出现.pyc文件。

r1.pyc是一个二进制文件，当执行的文件中存在包的引入就会编译生成二进制文件。

当python程序运行时，编译的结果则是保存在位于内存中的PyCodeObject中，当Python程序运行结束时，Python解释器则将PyCodeObject写回到pyc文件中。

当python程序第二次运行时，首先程序会在硬盘中寻找pyc文件，如果找到，则直接载入，否则就重复上面的过程。

所以我们应该这样来定位PyCodeObject和pyc文件，我们说pyc文件其实是PyCodeObject的一种持久化保存方式。