死磕python字节码-⼿⼯还原python源码
0x1.前⾔
Python 代码先被编译为字节码后，再由Python虚拟机来执⾏字节码， Python的字节码是⼀种类似汇编指令的中间语⾔， ⼀个Python语句会对应若⼲字节码指令，虚拟机⼀条⼀条执⾏字节码指令， 从⽽完成程序执⾏。
Python dis 模块⽀持对Python代码进⾏反汇编， ⽣成字节码指令。
dis.dis()将CPython字节码转为可读的伪代码(类似于汇编代码)。结构如下：
7 0 LOAD_CONST 1 (0)
3 STORE_FAST 1 (local1)
8 6 LOAD_CONST 2 (101)
9 STORE_GLOBAL 0 (global1)
9 12 LOAD_FAST 1 (local1)
重新启动linux系统命令15 PRINT_ITEM
16 LOAD_FAST 0 (arg1)
19 PRINT_ITEM
20 LOAD_GLOBAL 0 (global1)
23 PRINT_ITEM
24 PRINT_NEWLINE
25 LOAD_CONST 0 (None)
28 RETURN_VALUE
其实就是这样的结构：
python基础代码实例源码⾏号 | 指令在函数中的偏移 | 指令符号 | 指令参数 | 实际参数值
0x2.变量
LOAD_CONST加载const变量，⽐如数值、字符串等等，⼀般⽤于传给函数的参数
55 12 LOAD_GLOBAL 1 (test)
15 LOAD_FAST 0 (2) #读取2
18 LOAD_CONST 1 ('output')
21 CALL_FUNCTION 2
转为python代码就是：
test(2, 'output')
2.局部变量
LOAD_FAST⼀般加载局部变量的值，也就是读取值，⽤于计算或者函数调⽤传参等。
STORE_FAST⼀般⽤于保存值到局部变量。
61 77 LOAD_FAST 0 (n)
80 LOAD_FAST 3 (p)
83 INPLACE_DIVIDE
84 STORE_FAST 0 (n)
这段bytecode转为python就是：
n = n / p
函数的形参也是局部变量，如何区分出是函数形参还是其他局部变量呢？
形参没有初始化，也就是从函数开始到LOAD_FAST该变量的位置，如果没有看到STORE_FAST，那么该变量就是函数形参。
⽽其他局部变量在使⽤之前肯定会使⽤STORE_FAST进⾏初始化。
具体看下⾯的实例：
4 0 LOAD_CONST 1 (0)
3 STORE_FAST 1 (local1)
5 6 LOAD_FAST 1 (local1)
9 PRINT_ITEM
10 LOAD_FAST 0 (arg1)
13 PRINT_ITEM
14 PRINT_NEWLINE
15 LOAD_CONST 0 (None)
18 RETURN_VALUE
对应的python代码如下，对⽐⼀下就⼀⽬了然。
def test(arg1):
local1 = 0
print local1, arg1
3.全局变量
LOAD_GLOBAL⽤来加载全局变量，包括指定函数名，类名，模块名等全局符号。STORE_GLOBAL⽤来给全局变量赋值。
8 6 LOAD_CONST 2 (101)
9 STORE_GLOBAL 0 (global1)
20 LOAD_GLOBAL 0 (global1)
23 PRINT_ITEM
对应的python代码
def test():
global global1
global1 = 101
print global
0x3.常⽤数据类型
1.list
BUILD_LIST⽤于创建⼀个list结构。
13 0 LOAD_CONST 1 (1)
3 LOAD_CONST 2 (2)
6 BUILD_LIST 2
9 STORE_FAST 0 (k)
对应python代码是：
k = [1, 2]
另外再看看⼀种常见的创建list的⽅式如下：
[x for x in xlist if x!=0 ]
⼀个实例bytecode如下：
22 235 BUILD_LIST 0 //创建list，为赋值给某变量，这种时候⼀般都是语法糖结构了
238 LOAD_FAST 3 (sieve)
241 GET_ITER
>> 242 FOR_ITER 24 (to 269)
245 STORE_FAST 4 (x)
248 LOAD_FAST 4 (x)
251 LOAD_CONST 2 (0)
254 COMPARE_OP 3 (!=)
257 POP_JUMP_IF_FALSE 242 //不满⾜条件contine
260 LOAD_FAST 4 (x)//读取满⾜条件的x
263 LIST_APPEND 2 //把每个满⾜条件的x存⼊list
266 JUMP_ABSOLUTE 242
>> 269 RETURN_VALUE
转为python代码是：
[for x in sieve if x != 0]
2.dict
table manners in franceBUILD_MAP⽤于创建⼀个空的dict。STORE_MAP⽤于初始化dict的内容。
13 0 BUILD_MAP 1
3 LOAD_CONST 1 (1)
6 LOAD_CONST 2 ('a')
9 STORE_MAP
10 STORE_FAST 0 (k)
对应的python代码是：
k = {'a': 1}
再看看修改dict的bytecode：
14 13 LOAD_CONST 3 (2)
16 LOAD_FAST 0 (k)
19 LOAD_CONST 4 ('b')
22 STORE_SUBSCR
对应的python代码是：
k['b'] = 2
3.slice
BUILD_SLICE⽤于创建slice。对于list、元组、字符串都可以使⽤slice的⽅式进⾏访问。
但是要注意BUILD_SLICE⽤于[x:y:z]这种类型的slice，结合BINARY_SUBSCR读取slice的值，结合STORE_SUBSCR⽤于修改slice的值。另外SLICE+n⽤于[a:b]类型的访问，STORE_SLICE+n⽤于[a:b]类型的修改，其中n表⽰如下：
SLICE+0()
Implements TOS = TOS[:].
SLICE+1()
Implements TOS = TOS1[TOS:].
SLICE+2()
Implements TOS = TOS1[:TOS].
SLICE+3()
Implements TOS = TOS2[TOS1:TOS].
tablefield下⾯看具体实例：
13 0 LOAD_CONST 1 (1)
3 LOAD_CONST 2 (2)
6 LOAD_CONST 3 (3)
9 BUILD_LIST 3
12 STORE_FAST 0 (k1) //k1 = [1, 2, 3]
14 15 LOAD_CONST 4 (10)
18 BUILD_LIST 1
21 LOAD_FAST 0 (k1)
24 LOAD_CONST 5 (0)
27 LOAD_CONST 1 (1)
30 LOAD_CONST 1 (1)
33 BUILD_SLICE 3
36 STORE_SUBSCR //k1[0:1:1] = [10]
15 37 LOAD_CONST 6 (11)
40 BUILD_LIST 1
43 LOAD_FAST 0 (k1)
46 LOAD_CONST 1 (1)
49 LOAD_CONST 2 (2)
52 STORE_SLICE+3 //k1[1:2] = [11]
16 53 LOAD_FAST 0 (k1)
56 LOAD_CONST 1 (1)
59 LOAD_CONST 2 (2)
62 SLICE+3
63 STORE_FAST 1 (a) //a = k1[1:2]
17 66 LOAD_FAST 0 (k1)
69 LOAD_CONST 5 (0)
72 LOAD_CONST 1 (1)
75 LOAD_CONST 1 (1)
78 BUILD_SLICE 3
81 BINARY_SUBSCR
82 STORE_FAST 2 (b) //b = k1[0:1:1]
0x4.循环
SETUP_LOOP⽤于开始⼀个循环。SETUP_LOOP 26 (to 35)中35表⽰循环退出点。while循环
23 0 LOAD_CONST 1 (0)
3 STORE_FAST 0 (i) // i=0
24 6 SETUP_LOOP 26 (to 35)
>> 9 LOAD_FAST 0 (i) //循环起点
12 LOAD_CONST 2 (10)
15 COMPARE_OP 0 (<)
18 POP_JUMP_IF_FALSE 34 //while i < 10:
25 21 LOAD_FAST 0 (i)
24 LOAD_CONST 3 (1)linux下载telnet命令
27 INPLACE_ADD
28 STORE_FAST 0 (i) // i += 1
31 JUMP_ABSOLUTE 9 // 回到循环起点
>> 34 POP_BLOCK
>> 35 LOAD_CONST 0 (None)
对应python代码是：
i = 0
while i < 10:
i += 1
for in结构
238 LOAD_FAST 3 (sieve)#sieve是个list
241 GET_ITER //开始迭代sieve
>> 242 FOR_ITER 24 (to 269) //继续iter下⼀个x
245 STORE_FAST 4 (x)
...
266 JUMP_ABSOLUTE 242 //循环
这是典型的for+in结构，转为python代码就是：
for x in sieve:
0x5.if
POP_JUMP_IF_FALSE和JUMP_FORWARD⼀般⽤于分⽀判断跳转。POP_JUMP_IF_FALSE表⽰条件结果为FALSE就跳转到⽬标偏移指令。JUMP_FORWARD直接跳转到⽬标偏移指令。
23 0 LOAD_CONST 1 (0)
3 STORE_FAST 0 (i) //i=0
24 6 LOAD_FAST 0 (i)
9 LOAD_CONST 2 (5)
12 COMPARE_OP 0 (<)
15 POP_JUMP_IF_FALSE 26
25 18 LOAD_CONST 3 ('i < 5')
21 PRINT_ITEM
22 PRINT_NEWLINE
23 JUMP_FORWARD 25 (to 51)
26 >> 26 LOAD_FAST 0 (i)
29 LOAD_CONST 2 (5)
32 COMPARE_OP 4 (>)
35 POP_JUMP_IF_FALSE 46
站长统计27 38 LOAD_CONST 4 ('i > 5')
41 PRINT_ITEM
42 PRINT_NEWLINE
43 JUMP_FORWARD 5 (to 51)
29 >> 46 LOAD_CONST 5 ('i = 5')
49 PRINT_ITEM
50 PRINT_NEWLINE
>> 51 LOAD_CONST 0 (None)
转为python代码是：
i = 0
if i < 5:
print 'i < 5'
elif i > 5:
print 'i > 5'
else:
print 'i = 5'
0x6.分辨函数
1.函数范围
前⾯介绍第⼆列表⽰指令在函数中的偏移地址，所以看到0就是函数开始，下⼀个0前⼀条指令就是函数结束位置，当然也可以通
过RETURN_VALUE来确定函数结尾
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