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9.25 拆解Python字节码
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问题
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你想通过将你的代码反编译成低级的字节码来查看它底层的工作机制。
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解决方案
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``dis`` 模块可以被用来输出任何Python函数的反编译结果。例如：
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.. code-block:: python
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>>> def countdown(n):
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... while n > 0:
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... print('T-minus', n)
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... n -= 1
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... print('Blastoff!')
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...
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>>> import dis
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>>> dis.dis(countdown)
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2 0 SETUP_LOOP 30 (to 32)
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>> 2 LOAD_FAST 0 (n)
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4 LOAD_CONST 1 (0)
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6 COMPARE_OP 4 (>)
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8 POP_JUMP_IF_FALSE 30
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3 10 LOAD_GLOBAL 0 (print)
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12 LOAD_CONST 2 ('T-minus')
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14 LOAD_FAST 0 (n)
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16 CALL_FUNCTION 2
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18 POP_TOP
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4 20 LOAD_FAST 0 (n)
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22 LOAD_CONST 3 (1)
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24 INPLACE_SUBTRACT
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26 STORE_FAST 0 (n)
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28 JUMP_ABSOLUTE 2
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>> 30 POP_BLOCK
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5 >> 32 LOAD_GLOBAL 0 (print)
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34 LOAD_CONST 4 ('Blastoff!')
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36 CALL_FUNCTION 1
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38 POP_TOP
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40 LOAD_CONST 0 (None)
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42 RETURN_VALUE
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>>>
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讨论
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当你想要知道你的程序底层的运行机制的时候，``dis`` 模块是很有用的。比如如果你想试着理解性能特征。
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被 ``dis()`` 函数解析的原始字节码如下所示：
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.. code-block:: python
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>>> countdown.__code__.co_code
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b"x'\x00|\x00\x00d\x01\x00k\x04\x00r)\x00t\x00\x00d\x02\x00|\x00\x00\x83
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\x02\x00\x01|\x00\x00d\x03\x008}\x00\x00q\x03\x00Wt\x00\x00d\x04\x00\x83
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\x01\x00\x01d\x00\x00S"
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>>>
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如果你想自己解释这段代码，你需要使用一些在 ``opcode`` 模块中定义的常量。例如：
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.. code-block:: python
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>>> c = countdown.__code__.co_code
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>>> import opcode
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>>> opcode.opname[c[0]]
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'SETUP_LOOP'
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>>> opcode.opname[c[2]]
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'LOAD_FAST'
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>>>
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奇怪的是，在 ``dis`` 模块中并没有函数让你以编程方式很容易的来处理字节码。
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不过，下面的生成器函数可以将原始字节码序列转换成 ``opcodes`` 和参数。
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.. code-block:: python
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import opcode
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def generate_opcodes(codebytes):
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extended_arg = 0
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i = 0
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n = len(codebytes)
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while i < n:
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op = codebytes[i]
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i += 1
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if op >= opcode.HAVE_ARGUMENT:
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oparg = codebytes[i] + codebytes[i+1]*256 + extended_arg
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extended_arg = 0
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i += 2
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if op == opcode.EXTENDED_ARG:
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extended_arg = oparg * 65536
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continue
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else:
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oparg = None
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yield (op, oparg)
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使用方法如下：
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.. code-block:: python
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>>> for op, oparg in generate_opcodes(countdown.__code__.co_code):
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... print(op, opcode.opname[op], oparg)
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这种方式很少有人知道，你可以利用它替换任何你想要替换的函数的原始字节码。
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下面我们用一个示例来演示整个过程：
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.. code-block:: python
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>>> def add(x, y):
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... return x + y
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...
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>>> c = add.__code__
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>>> c
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<code object add at 0x1007beed0, file "<stdin>", line 1>
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>>> c.co_code
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b'|\x00\x00|\x01\x00\x17S'
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>>>
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>>> # Make a completely new code object with bogus byte code
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>>> import types
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>>> newbytecode = b'xxxxxxx'
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>>> nc = types.CodeType(c.co_argcount, c.co_kwonlyargcount,
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... c.co_nlocals, c.co_stacksize, c.co_flags, newbytecode, c.co_consts,
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... c.co_names, c.co_varnames, c.co_filename, c.co_name,
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... c.co_firstlineno, c.co_lnotab)
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>>> nc
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<code object add at 0x10069fe40, file "<stdin>", line 1>
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>>> add.__code__ = nc
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>>> add(2,3)
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Segmentation fault
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你可以像这样耍大招让解释器奔溃。但是，对于编写更高级优化和元编程工具的程序员来讲，
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他们可能真的需要重写字节码。本节最后的部分演示了这个是怎样做到的。你还可以参考另外一个类似的例子：
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`this code on ActiveState <http://code.activestate.com/recipes/277940-decorator-for-bindingconstants-at-compile-time/>`_
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