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编辑 这个东西是个实实在在存在的实体 我们所说的python虚拟机能看到么？ 就是用来运行py文件的python3 到底是个啥？ which python3 ll /usr/bin/python3 这个 python3 是一个符号链接文件 只有9字节 他指向 python3.8 python3.8 也在 /usr/bin 里面 就是/usr/bin/python3.8编辑 python3.8是一个5.3M的文件 可以看得见 可以直接运行这个phthon3.8吗？直接运行 /usr/bin/python3.8 python3.8 就在硬盘里呆着 位置就在/usr/bin/python3.8 usr 是 unix software resource bin 是二进制 binary python3.8 是这个文件的名称 在运行命令的时候 把这个文件从硬盘装载到内存 然后用 cpu 开始逐行执行文件中的0101指令 可以把他复制到shiyanlou用户的宿主文件夹下吗？复制 编辑 复制到shiyanlou下 再观察#把/usr/bin/python3这个py文件的解释器拷贝到~(当前用户文件夹) #cp的意思是copy cp /usr/bin/python3 ~ #确认python3已经拷到~(当前用户文件夹) #ls的意思是list ls ~/python3.8 #查看python3文件细节 ls -lah ~/python3.8 python3 指向的 python3.8 只有 5.3M 这个可执行文件怎么这么小？ 5.3M 这也就是一张照片的大小 以前的 Python3.5 只有 4.3M 更小 目前这 5.3M 的 Python3 里面到底有什么呢？🤔研究 python3 #用vi打开这个刚拷贝过来的python3 vi ~/python3.8 这个样子看起来 全是乱码 完全看不懂啊编辑 这个东西我们确实看不懂 但是有人能看懂 谁呢？cpu cpu能看懂！！！ 这些我们看不懂的乱码 cpu能看懂 这是属于cpu的机器语言 这就是cpu的一条条的机器指令(instruction)编辑 机器指令码都是二进制形式的 我们尝试把python3.8转化为字节表现形式以字节形式观察python3.8 vi ~/python3.8 用vim打开~/python3.8编辑 : 进入命令行模式 :%!xxd我们可以看到这个文件的二进制形态 %是指的对于所有行的范围 !是执行外部命令 xxd指的是转化为 16 进制形式 什么是xxd命令呢？xxd 编辑 xxd 可以查看文件的二进制形态 dump的本意是(倾倒垃圾) 这里指的是转储 把文件转储为16进制形式汇编代码形式 :xxd –r 可以还原回去 😉 :%!xxd 转成字节形态 :%!xxd –r 转回文本形态 反复横跳...另存为python3.8hex 一行是(16)10 进制 个字节 G 总共有 343148 行编辑 这就是 真正的机器语言🤭 cpu能执行的东西 真真切切看到了的 真的存在硬盘上 01010 的二进制可执行指令！！ 这些指令执行出来就是我们的游乐场！！！ 或者说是我们的python虚拟机 可是这个指令我们看不懂怎么办？🤔 先把他另存出来 :w python3.8hex 把当前缓存(buffer)另存(write)为 python3.8hex 对python3.8强制退出 :q! 不保存修改强制退出 python3.8hex就是我们要的机器语言的字节形态 可是这字节形态我们看不懂啊汇编语言助记符 #先把~/python3对应的机器语言输出为汇编指令形式(反汇编) objdump -d python3.8 > python3.8.asm vi python3.8.asm 这次真的可以看懂了 减法(sub) 移动(mov) 这些指令编辑 可以发现当前系统的架构(指令集)是x86-64 这些和我们刚才的字节形态有关系吗？对比 用vi分窗口分别打开打开python3 和 python3.asmvi -o python3.8hex python3.8.asm 下图中上半部分是机器语言编辑 上图下半部分是机器语言对应的汇编指令助记符 ctrl+j、ctrl+k可以上下切换 我们来试着找找 python3文件中 机器语言的0101和cpu的汇编指令的对应关系🧐找到了 先跳过下面窗格的第8行 endbr64 意味着 64位结束分支 下面的sub执行的是减法编辑 下面窗格的 第9行 /48 83 找到上下的对应关系 也就是第一条执行的汇编指令减法(sub) 汇编指令是计算机 cpu 机器指令的助记符查找对应关系 423000 就是初始化(init)的 cpu 开始执行指令的地址 我们在上面查找48 83 有没有对应的字节 /4883 ec08 488b... 在上面的窗格中 搜索这些字节形态编辑 好像找到了对应关系 具体怎么对应的呢？ 这台计算机用的是什么指令集呢？ 什么是指令集来着？指令集 指令集就是指令的集合编辑 指令集也叫计算机的架构 不同架构的 cpu 有不同的指令集 我们目前的这个浏览器里面的系统用的是x86-64 除此之外arm、MIPS、RISC-V 也是常用的指令集 指令助记符和机器语言到底是则怎么对应的呢？回到代码 代码会有不同的section 模块 入口是init 作用是初始化initialization编辑 模块里面是具体的指令 比如第一句48 83 ec 08 为什么48 83 就可以代表减法 这是谁规定的呢？查看指令集 这是cpu架构规定的 首先要明确到当前机器cpu的架构 反汇编里面说是x86-64编辑 到shell里面验证一下编辑 当前机器所用的架构指令集确实是x86_64 这是谁的架构呢？搜索 不会了就去搜索😄编辑 去intel官网找指令集查询x86_64指令集 找到cpu的手册 https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-instruction-set-reference-manual-325383.pdf 可以找到指令和二进制状态之间的关系么？ 先要找到x86-64指令集中 48 83 这条指令编辑 注意上图中 100B中的B是0或1 100B可以是1000 也可以是1001 这确实是一条减法指令 而且是8位立即数和寄存器的减法运算逐步搜索 编辑 找起来真的很费劲 48 83 ec 08 对应sub $0x8,%rsp 确实是一条减法指令 确实是8位立即数和寄存器的减法运算编辑 和objdump的结果是一致的 废话！！！😠 除了减法指令sub之外 还有什么别的指令呢？各种cpu指令 指令那可还有很多的 有运算的 有移位的 加减乘除都有编辑 这些指令的集合就是指令集 指令集就是cpu运行的基础！ 这些机器语言的指令不能在别的指令集架构上运行么？移植 port 想在别的指令集架构上运行程序 就需要移植(port) 移植(port)指的是从一种指令集移植到另一种指令集 从这个词的词源 可以看出欧美的航海文化基础 port 港口 也可以看出我们的农耕文化基础 移植编辑 不移植会如何呢？不移植 这是playstation2的架构图 cpu是mips架构的编辑 不移植的话 就是让x86架构的pc 去直接执行这些基于mips架构的的0101... 就像让一个意大利泥瓦匠看一份中文写成的烹饪书来砌墙 鸡同鸭讲 驴唇不对马嘴 0101的文件执行出来全是乱的 完全不能用 而且不全是软件的问题 也涉及到硬件等方面 可能某个寄存器在新架构中根本就不存在架构师 这个时候架构师要解决相当多的问题 很不容易的编辑 落实到我们的python3.8游乐场 我们的python3.8就是这样的一系列的cpu指令 可以解释py文件的 python3.8 又是如何解释py文件的来着？python3 执行过程 不管是python3这个游乐场 还是hello.py这个python程序 都在我们的硬盘上编辑 先得把文件从硬盘读到内存python3 执行的过程大致是这样 先把python3.8这个主解释器加载到内存中 然后在x86-64的cpu上执行 模拟出一台python虚拟机编辑 准备开始对py文件解释执行先编译 然后把参数hello.py 这个需要执行的程序加载到内存 词法分析 得到 词流(token stream) 语法分析 得到 抽象语法树(Abstract Syntax Tree) 编译 得到 字节码 (bytecode)编辑 也就是编译后的pyc文件解释执行 不过这个pyc指令文件 是基于python虚拟机的虚拟cpu的指令集的编辑 需要放到模拟好的python虚拟机中 一条条指令进行执行换句话说 简化版的hello.py 的执行过程是： 给了python3 一个参数hello.py 使用python3 这个解释器来解释执行hello.py hello.py中的语句一句句地依次解释执行 全解释完成后 退出python这个程序 把控制权交回到shell编辑 这些都是基于解释器python3.8的 所谓的解释器也是 先编译成python虚拟机的字节码 然后用python虚拟机解释直接执行 而解释器(python3)是在不同系统不同架构的cpu语言上运行的 那不同的系统、cpu架构 python都能正确地解释么？编辑 架构的层次 不同架构的 cpu 都可以运行 python risc-v arm x64 mips 龙芯编辑 不同系统的环境都可以运行 python win mac linux freebsd跨架构跨平台原理 由于python3可以运行在不同的cpu架构和系统上 所以同样的py文件被加载之后 python程序可以对py文件跨架构、跨系统进行解释执行 一次编写到处运行编辑 不同的架构 二进制对应的汇编指令都不一样 怎么能正确解释执行同样的python程序呢？跨架构跨平台原理 /usr/bin/python3.8 本身是二进制文件 是基于当前操作系统当前架构编译出来的可执行二进制文件 不同的架构有不同的编译器 不同的编译器编译出来的python3.8 是不同的二进制指令序列编辑 python3.8 构建了一个运行时环境 这个环境可以解释读到的python语句 把python语句翻译成系统能读懂输入输出 翻译成当前架构能够执行的代码 然后边解释边执行 恭喜您完成了非常烧脑一个实验！ 我们去总结吧！！！总结返回搜狐，查看更多 python3 的程序是一个 5.3M 的可执行文件 python3 里面全都是 cpu 指令 可以执行的那种 我们可以把指令对应的汇编找到 objdump -d ~/python3 > python3.asm 汇编语句是和当前机器架构的指令集相关的 uname -a可以查询指令集 我们执行的过程其实就 系统执行python3这个可执行文件 给了python3一个参数hello.py python3对于hello.py一句句的解释执行 在显示器输出了hello world python3执行完毕 把控制权交回给 shell 这就是我们执行hello.py的过程 为什么我们学编程总是从hello world开始呢？🤔 我们下次再说！👋 蓝桥->https://www.lanqiao.cn/teacher/3584 github->GitHub - overmind1980/oeasy-python-tutorial: 良心的 Python 教程，面向零基础初学者简明易懂的 Python3 入门基础课程。在linux+vim生产力环境下，从浅入深，从简单程序学到网络爬虫。可以配合蓝桥云上实验环境操作。 gitee->oeasy教您玩转python教程: 面向零基础初学者的简明易懂的 Python3 入门课程，对没有编程经验的同学也非常友好。在vim下从浅入深，逐步学习。从基础入门学习到爬虫。 视频->https://www.bilibili.com/video/BV1CU4y1Z7gQ |
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