深入理解 python 虚拟机：pyc 文件结构

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解决方案1：

深入理解python虚拟机：pyc文件结构

本文主要介绍.py文件编译后的.pyc文件结构，其中核心内容是Python字节码。

.pyc文件是Python解释执行源代码时生成的一种字节码文件，包含源代码的编译结果和元数据信息，加速代码加载执行。

作为解释型语言，Python在运行代码前编译成字节码，解释器解释执行字节码。.pyc文件是这一过程的产物。

首次执行.py文件时，Python会在同一目录生成对应.pyc文件，供下次快速执行。源文件修改后重新加载时，解释器会生成新的.pyc文件更新缓存字节码。

生成.pyc文件，正常Python文件通过编译器转为字节码，交由Python虚拟机执行。整体流程如下：

直接使用compile all模块生成对应文件.pyc。

使用命令python -m compileall .扫描目录下所有.py文件，并生成.pyc文件。

第一部分魔数由两部分组成，包含整数和回车换行符，用于将来复现编译结果。在不同Python版本中值不同，如python3.5为3351，python3.9可能为3420至3424等。

第二部分Bit Field用于复现编译结果，但在python3.9a2中值全为0。详细内容参考PEP552。

第三部分是源文件大小。

第四部分是最重要的CodeObject对象序列化数据，后续详细解析。

具体分析.pyc文件，以python代码为例，.pyc文件十六进制表示如下：

使用代码读取.pyc文件头部元信息如下：

详细操作可查看python标准库importlib/_bootstrap_external.py文件源代码。

CodeObject是CPython中包含Python代码字节码、常量、变量等信息的对象，以及运行代码元数据。执行模块或函数时，解释器先编译为CodeObject，再执行。

CodeObject不可变，一旦创建不能修改，因为Python代码字节码不可变，CodeObject包含这些字节码，所以也不可变。

本篇文章重点介绍CodeObject主要部分及作用，后续文章将详细解析CodeObject对应源代码和字段功能。

以pycdemo.py的.pyc文件为例，pycdemo.py源程序如下：

加载pycdemo01.cpython-39.pyc文件（即hello.py对应的.pyc文件）的代码如下，使用marshal读取.pyc文件内的code object。

执行输出结果如下：

Code object各个字段作用如下：

总结：本文介绍了Python文件编译后结果文件.pyc的结构，重点解释了CodeObject对象及其字段作用。后续文章将提供详细例子，正确理解这些字段含义，有助于深入理解Python虚拟机。

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