CPython 实现原理
  • README
  • 一、简介
    • 1.1 如何使用此书
    • 1.2 额外材料和学习资料
  • 二、获取 CPython 源码
    • 2.1 源代码里有什么?
  • 三、准备你的开发环境
    • 3.1 选IDE还是编辑器?
    • 3.2 安装Visual Studio
    • 3.3 安装Visual Studio Code
    • 3.4 安装JetBrains Clion
    • 3.5 安装Vim
    • 3.6 总结
  • 四、编译 CPython
    • 4.1 在 macOS 上编译 CPython
    • 4.2 在 Linux 上编译 CPython
    • 4.3 安装自定义版本
    • 4.4 make 快速入门
    • 4.5 CPython 的 make 目标
    • 4.6 在 Windows 上编译 CPython
    • 4.7 PGO 优化
    • 4.8 总结
  • 五、Python 语言和语法
    • 5.1 为什么 CPython 是用 C 语言而不是用 Python 语言来实现
    • 5.2 Python 语言规范
    • 5.3 分析器生成器
    • 5.4 重新生成语法
    • 5.5 总结
  • 六、配置和输入
    • 6.1 配置状态
    • 6.2 构建配置
    • 6.3 从输入构建模块
    • 6.4 总结
  • 七、基于语法树的词法分析和解析
    • 7.1 具象语法树生成器
    • 7.2 CPython 解析器-分词器
    • 7.3 抽象语法树
    • 7.4 要记住的术语
    • 7.5 一个示例:添加一个约等于比较运算法
    • 7.6 总结
  • 八、编译器
    • 8.1 相关源文件
    • 8.2 重要的专业术语
    • 8.3 实例化一个编译器
    • 8.4 未来标志和编译器标志
    • 8.5 符号表
    • 8.6 核心编译过程
    • 8.7 汇编
    • 8.8 创建一个 Code Object
    • 8.9 使用 Instaviz 展示 Code Object
    • 8.10 一个示例:实现约等于操作符
    • 8.11 总结
  • 九、求值循环
    • 9.1 构建线程状态
    • 9.2 构建帧对象
    • 9.3 帧的执行
    • 9.4 值栈
    • 9.5 例子:在列表中添加元素
    • 9.6 总结
  • 十、内存管理
    • 10.1 C 中的内存分配
    • 10.2 Python 内存管理系统设计
    • 10.3 CPython 内存分配器
  • 十一、并行和并发
    • 11.1 并行和并发模型
    • 11.2 进程的结构
    • 11.3 多进程并行
    • 11.4 多线程
    • 11.5 异步编程
    • 11.6 生成器
    • 11.7 协程
    • 11.8 异步生成器
    • 11.9 子解释器
    • 11.10 总结
  • 十二、对象和类型
    • 12.1 本章的例子
    • 12.2 内置类型
    • 12.3 对象和可变长度对象类型
    • 12.4 类型类
    • 12.5 布尔和整数类型
    • 12.6 Unicode 字符串类型
    • 12.7 字典类型
    • 12.8 总结
  • 十三、标准库
    • 13.1 Python 模块
    • 13.2 Python 和 C 模块
  • 十四、测试套件
    • 14.1 在 Windows 上运行测试套件
    • 14.2 在 Linux 或 MacOS 上运行测试套件
    • 14.3 测试标志
    • 14.4 运行特定测试
    • 14.5 测试模块
    • 14.6 测试工具
    • 14.7 总结
  • 十五、调试
  • 十六、基准测试、性能分析和追踪
  • 十七、下一步计划
    • 17.1 为 CPython 编写 C 扩展
    • 17.2 改进你的 Python 应用程序
    • 17.3 为 CPython 项目做贡献
    • 17.4 继续学习
  • 十八、附录
    • 18.1 C 预处理器
    • 18.2 基础 C 语法
    • 18.3 总结
  • 致谢
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一、简介

Python 的某些功能看起來是否像魔法?如:用字典查找项目比在列表上循环要快得多?迭代器是如何在生成值的时候记住每一个变量的状态?为什么你不需要像对待其他语言那样分配内存呢?问题的答案是 CPython-最流行的Python运行时,其是用人可阅读的 C 代码和 Python 代码编写而成。

CPython 抽象了底层的 C 平台和操作系统的复杂度。它使线程变得简单和跨平台。它减轻了 C 语言中内存管理的痛苦并使其变得很简单。CPython 为编写 Python 代码的开发者提供了一个编写可扩展及高性能应用的平台。在你作为 Python 开发者的某一个阶段,你需要理解 CPython 是如何工作的。这些抽象并不是最完美的,甚至存有瑕疵。

一旦你理解了 CPython 的工作原理,那么你就可以充分利用其强大的能力并优化你的应用。本书会向你介绍 CPython 的概念、想法和技术原理。

在本书中,你将学到 CPython 内部背后的主要概念,并学习如何:

  • 阅读和浏览源代码;

  • 从源码重新编译 CPython;

  • 修改 Python 语法并重新编译出你的 CPython 版本;

  • 浏览和理解某些概念的内部工作原理,如:列表、字典和迭代器等;

  • 掌握 CPython 的内存管理技能;

  • 通过并行和并发扩展你的 Python 代码;

  • 给核心类型添加新功能;

  • 运行测试套;

  • 对 Python 代码和运行时性能进行分析和基准测试;

  • 像一个专家一样调试 C 和 Python 代码;

  • 编译或者升级 CPython 库中的组件,并使其能为你的应用做出贡献;

花点时间学习每一章节内容并尝试各个 demo 和互动内容。当你掌握核心概念时,你会感到一种成就感,这些概念将使你成为一个更好的 Python 程序员。

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