引言

我们常说 Python 一是门解释型语言，只需要敲下 python code.py就可以运行编写的代码，而无需使用类似于 javac 或者 gcc 进行编译。那么，Python 解释器是真的一行一行读取 Python 源代码而后执行吗? 实际上，Python 在执行程序时和 Java、C# 一样，都是先将源码进行编译生成字节码，然后由虚拟机进行执行，只不过 Python 解释器把这两步合二为一了而已。

事实上，Python 程序在执行过程中同样需要编译(Compile)，编译产生的结果称之为字节码，而后由 Python 虚拟机逐行地执行这些字节码。所以，Python 解释器由两部分组成: 编译器和虚拟机。

上图展示了 Python 程序的执行过程，以及C程序的编译、汇编与链接过程，从该图中可以非常明显地看出 Python 与 C 程序的执行区别。Python 如此设计的原因在于将程序的执行与底层硬件进一步地分离，无需担心程序的编译、汇编以及链接过程，使得 Python 程序相较于 C 程序而言更加易于移植。

一、python解释器是什么

1. 解释性语言和编译性语言

计算机看不懂解释性语言和编译性语言的源代码，计算机只认识二进制指令。所以，想让程序被执行，那么自然要先把源代码转化为二进制指令，也就是机器码（最后有解释）。

那么，在什么时候进行转换呢？

有的语言要求必须提前把代码一次性转换完毕，这种就是编译型语言，用的转换工具就叫编译器，比如C语言、C++。
有的语言则可以一边执行一边转化，用到哪里了就转哪里，这种就是解释性语言，用的转化工具叫解释器，比如python、javascript。
java比较特殊，既有编译又有解释。但是编译并没有直接编译成机器码，而是编译成字节码，然后再拿到虚拟机中执行。这种设计初衷是在跨平台的同时兼顾执行效率，这里就不展开了。

2. python解释器

python解释器是一种让其他程序运行起来的程序，编写的python代码必须在解释器中运行，这东东已经在我们安装python的时候都装上了。
所以，现在我print(hello world)，就可以运行了，控制台可以看到文本的输出。

3. python程序运行过程

上面的一行代码虽然简单，但是python运行它还是经过了两步操作：

将源代码编译成为“字节码”
转发“字节码”到“虚拟机”

字节码编译

可以理解为翻译，把print(hello world)翻译成字节码，字节码会保存在后缀名是.pyc的文件里，这文件其实就是编译后的.py源代码。

这些字节码相较于源代码，运行起来速度要快得多。为什么？

因为在下一次运行程序时，如果在上次保存了字节码之后没有修改过源代码了，Python就会加载.pyc文件并且跳过编译这个步骤。
当必须要重新编译时，python会自动检查源文件和字节码文件的时间戳，如果你又保存了源代码，下次程序运行时，字节码将自动重新创建。

python虚拟机

Python Virtual Machine，简写为PVM，当有字节码文件之后，就会被发送到PVM里来执行。

这里注意，PVM并不是指的一个独立的程序，是不需要安装的。可以把PVM理解为Python的运行引擎，是一个迭代运行字节码指令的大循环，一个个的完成操作，直到结束。

从技术角度看，PVM才是“解释器”的最后一步。
在这里插入图片描述

二、关于python的性能

大家都知道，python的缺点是运行慢。但其实这里的慢也只是相对而言，跟C和C++这类编译性语言相比，确实执行速度还不够快。

为什么？

上述也提到了python会把源代码转成字节码，然后再将字节码解释出来。但是为了更好的跨平台性，这里的字节码是一种跟平台无关的格式，所以并不是底层的二进制代码。到目前为止，只要不是对运行速度有严苛要求的领域，比如数值计算或动画这种，经常需要核心处理单元至少以C语言的速度执行，绝大多数的应用，python还是可以胜任的。

相比于缺点，python带来开发效率的提升，还有python良好的生态，相信也是很多人喜爱的的重要因素。

机器码和字节码

机器码(machine code)，学名机器语言指令，有时也被称为原生码（Native Code），是电脑的CPU可直接解读的数据。

通常意义上来理解的话，机器码就是计算机可以直接执行，并且执行速度最快的代码。

用机器语言编写程序，编程人员要首先熟记所用计算机的全部指令代码和代码的涵义。手编程序时，程序员得自己处理每条指令和每一数据的存储分配和输入输出，还得记住编程过程中每步所使用的工作单元处在何种状态。这是一件十分繁琐的工作，编写程序花费的时间往往是实际运行时间的几十倍或几百倍。而且，编出的程序全是些0和1的指令代码，直观性差，还容易出错。现在，除了计算机生产厂家的专业人员外，绝大多数的程序员已经不再去学习机器语言了。