Python中的源代码反编译成字节码及其解析
前⾔
我之前的⼀篇博⽂给⼤家提及了Python中的pyc⽂件的诞⽣和它的作⽤，其实是为了提升Python解释器的效率，将py⽂件编译成了字节码，并保存到了pyc⽂件中。其中Python实际上是将源代码编译为虚拟机的⼀组指令（字节码，也叫pycodeobject），Python解释器就是该虚拟机的实现。
Python虚拟机
Cpython使⽤基于堆栈的虚拟机，也就是说，它完全围绕堆栈数据结构(你可以将项⽬“推”到结构的“顶部”，或者将项⽬“弹
出”到“顶部”)去运⾏。
CPython使⽤三种类型的栈
① 调⽤堆栈。这是运⾏中的Python程序的主要结构。对于每个当前活动的函数调⽤，它都有⼀个项⽬ – “帧(Frame)”，堆栈的底部是程序的⼊⼝点。每次函数调⽤都会将新的帧推到调⽤堆栈上，每次函数调⽤返回时，它的帧（可以理解为⽤于传输数据的结构）都会弹出。
② 在每⼀帧中，都有⼀个评估堆栈(也称为数据堆栈)。这个堆栈是执⾏ Python 函数的地⽅，执⾏Python代码主要包括将数据推到这个堆栈上，操纵它们，然后将它们弹出。
③ 同样在每⼀帧中，都有⼀个块堆栈。Python使⽤它来跟踪某些类型的控制结构：循环、try /except块，以及 with 块都会导致条⽬被推送到块堆栈上，每当退出这些结构之⼀时，块堆栈就会弹出。这有助于Python知道在任何给定时刻哪些块是活动的，例如，continue或break语句可以影响正确的块。
⼤多数 Python 字节码指令操作的是当前调⽤栈帧的计算栈，虽然，还有⼀些指令可以做其它的事情（⽐如跳转到指定指令，或者操作块栈）。
为了更好的理解，假设我们有⼀些调⽤函数的代码，⽐如下⾯这个：
my_func(my_var, 6)
上述Python代码在执⾏时，Python解释器会将其转换为⼀系列的字节码指令：
⼀个 LOAD_NAME 指令，⽤于查函数对象 my_func ，并将其推送到计算栈的顶部；
另⼀个 LOAD_NAME 指令去查变量 my_var，并将其推送到计算栈的顶部；
⼀个 LOAD_CONST 指令将⼀个整数 6 推送到计算栈的顶部；
⼀个 CALL_FUNCTION 指令。
CALL_FUNCTION 指令有1个参数，它表⽰ Python 需要在堆栈顶部弹出1个位置参数；然后函数将在它上⾯进⾏调⽤，并且它也同时被弹出（关键字参数的函数，使⽤指令 CALL_FUNCTION_KW 类似的操作，并配合使⽤第三条指令 CALL_FUNCTION_EX ，它适⽤于函数调⽤涉及到参数使⽤ * 或 ** 操作符的情况）
⼀旦 Python 具备了这些，它将在调⽤堆栈上分配⼀个新的帧，填充到函数调⽤的本地变量，然后运⾏该帧内的 my_func 的字节码。⼀旦运⾏完成，帧将从调⽤堆栈中弹出，在原始帧中，my_func 的返回值将被推⼊到计算栈的顶部。
我们知道了这个，也知道字节码⽂件了，但是如何去使⽤字节码呢？
不知道也没关系，接下来的时间我们所有的话题都将围绕字节码，在python有⼀个模块可以通过反编译Python代码来⽣成字节码，这个模块就是今天要说的 dis 模块。
使⽤ dis 模块反汇编Python源代码
上图中，通过 dis 模块我们可以很快将 hello() 函数中的Python源代码反汇编成字节码：
1、LOAD_GLOBAL 0：告诉 Python 通过 co_names （它是 print 函数）的索引 0 上的名字去查它指向的全局对象，然后将它推⼊到计算栈；
2、LOAD_CONST 1：带⼊ co_consts 在索引 1 上的字⾯值，并将它推⼊（索引 0 上的字⾯值是 None，它表⽰在 co_consts 中，因为 Python 函数调⽤有⼀个隐式的返回值 None，如果函数没有显式的返回表达式，就返回这个隐式的值 ）；
3、CALL_FUNCTION 1：告诉 Python 去调⽤⼀个函数；它需要从栈中弹出⼀个位置参数，然后，新的栈顶将被函数调⽤。
代码对象在函数中可以以属性 __code__ 来访问，并且携带了⼀些重要的属性：
co_consts 是存在于函数体内的任意实数的元组；
co_varnames 是函数体内使⽤的包含任意本地变量名字的元组；
co_names 是在函数体内引⽤的任意⾮本地名字的元组；
co_code 表⽰函数的字节码指令序列。
许多字节码指令，尤其是那些推⼊到栈中的加载值，或者在变量和属性中的存储值，都是以在这些元组中的索引作为它们参数。
其中 co_code 的字节码指令序列我们可以打印出来：
对照dis输出的字节码指令， 以[116，0]序列为例。116表⽰在Python字节码定义中的索引，在python代码中，可以通过
dis.opname[116] 查看，即为 LOAD_GLOBAL 。⽽后的1个字节表⽰指令的参数。⽽使⽤ dis 输出的字节码指令中，第⼆列的字节码索引则是指当前指令在 co_code 序列中所在的位置。
再来⼀个反汇编Python代码的案例
python新手代码及作用以第⼀条指令为例：
第⼀列的数字 2 表⽰对应python源代码的⾏号；
第⼆列的数字是字节码的索引（该指令在 co_code 中的索引），字节码指令 LOAD_CONST 在 0 位置，即 co_code 列表中的第⼀个元素；
第三列是指令本⾝对应的⼈类可读的名字（⽽⾮字节码，我们上⾯打印出来的 co_code 是 bytes 类型）；
第四列表⽰执⾏指令需要的参数在 co_varnames 和 co_consts 元组中的索引；
第五列则是实际计算传⼊的参数；
另外，其中的 >> 表⽰跳转的⽬标， 第6⾏的 16 表明了跳转到索引为 16 的指令，这个指令由 POP_JUMP_IF_FALSE 触发（这⾏指令后⾯的 16 即表⽰跳转到字节码指令索引为 16 的指令去执⾏）。
Python代码在编译过程中会⽣成 CodeObject ，CodeObject 是在虚拟机中的抽象表⽰， 在Python 的 C源码中表⽰为 PyCodeObject ，⽽⽣成的 .pyc ⽂件则是字节码在磁盘中的存储的⽂件。
当然对于简单的代码我们可以通过命令⾏的形式完成 .py ⽂件中代码的反汇编：
参考⽂献

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