Python 是編譯型語言還是解釋型語言?


Python 是一種解釋型程式語言。但是,當我們想要檢查 Python 是編譯型還是解釋型時,可能會有點困惑。讓我們深入詳細解釋,以瞭解 Python 執行模型的內部工作原理以及它是如何結合編譯和解釋方面的。

解釋型語言通常由直譯器直接執行,無需單獨的編譯步驟。相反,編譯型語言會經歷一個編譯過程,其中原始碼在執行之前被翻譯成機器碼或中間表示。但是,Python 的執行模型是解釋和編譯的混合。

在高級別上,Python 原始碼以人類可讀的形式編寫,並以`.py`副檔名儲存。當我們執行 Python 程式時,會發生以下步驟。

解析

Python 直譯器讀取原始碼並將其解析為稱為抽象語法樹 (AST) 的形式。解析器分析程式碼的結構和語法,確保它根據 Python 的語法規則有效。

位元組碼編譯

解析完成後,Python 直譯器將 AST 編譯成稱為位元組碼的中間形式。位元組碼是特定於 Python 虛擬機器 (PVM) 的低階表示,而不是與任何特定硬體或作業系統相關聯。

位元組碼是原始原始碼的緊湊且與平臺無關的表示。它由 PVM 可以直接執行的指令組成。這種位元組碼編譯過程是 Python 通常被稱為“編譯型”語言的原因。

執行

位元組碼由 Python 直譯器的執行迴圈執行。直譯器讀取每個位元組碼指令,執行必要的操作,並相應地更新程式狀態。

在執行過程中,Python 直譯器使用各種內建函式和模組來提供廣泛的功能。這些包括用於檔案處理、網路、資料庫訪問、數學運算等的模組。直譯器透過 Python 標準庫或外部庫訪問這些模組。

直譯器還管理記憶體分配和釋放、物件建立和銷燬,並處理執行期間發生的異常和錯誤。

Python 的執行模型結合瞭解釋和編譯的元素,提供瞭如下所述的幾個好處。

動態型別和延遲繫結

Python 是動態型別的,這意味著變數型別是在執行時確定的。這允許更大的靈活性,但需要解釋程式碼以確定型別並將變數繫結到物件。

  • 易於開發 - Python 的解釋特性使其成為快速開發和原型設計的優秀語言。開發人員可以編寫程式碼並立即檢視結果,而無需單獨的編譯步驟。

  • 跨平臺可移植性 - Python 的位元組碼與平臺無關,這意味著 Python 程式可以在不同的作業系統和架構上執行,只要有相容的 Python 直譯器即可。

  • 執行時除錯和互動性 - 解釋型語言提供執行時除錯功能,允許開發人員在執行期間檢查變數、單步執行程式碼和修復問題。Python 的互動式 shell (REPL) 能夠互動式地探索和試驗程式碼片段,並提供即時反饋。

  • 動態程式碼執行 - Python 支援動態程式碼執行,允許在程式執行期間動態建立和執行程式碼。此功能支援強大的超程式設計技術和動態模組載入。

值得注意的是,Python 實現可能有所不同。Python 的參考實現,稱為CPython,透過解釋位元組碼來執行 Python 程式碼。其他實現,例如 PyPy,採用即時 (JIT) 編譯技術來最佳化位元組碼的執行。

結論

總之,我們可以說 Python 是一種解釋型語言,具有位元組碼編譯步驟。它解析原始碼,將其編譯成位元組碼,然後使用直譯器執行位元組碼。這種解釋和位元組碼編譯的結合為 Python 提供了其特有的靈活、可移植和易於開發的平衡。

更新於: 2024年1月3日

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