【協程原理】 - cPython的VM真{{BANNED}}

Taonce 發布于2019-07-24 17:43 / 817人閱讀

摘要：以及和這是操作的。而且要特別注意的含義是把棧頂的值標識為，使得可以使用，所以還不是簡單地把恢復就可以了這篇博客把的內部狀態講得非常清楚以上可以解釋為什么沒有人在里搞字節碼的了，因為這個太{{BANNED}}。

kilim在JVM上實現了協程，其實現看起來挺容易的：http://www.malhar.net/sriram/kilim/thread_of_ones_own.pdf
在cPython上是否能夠復制其技法呢？粗看上去，是很容易的，甚至比JVM更好實現：

利用sys._getframe(0)可以獲得call stack上的任意frame

frame的f_locals可以獲得這個frame的所有局部變量的值（https://docs.python.org/3/library/inspect.html）

雖然python不支持goto或者longjmp，然后cPython的bytecode是支持JUMP_ABSOLUTE的（https://docs.python.org/3/library/dis.html）

一個更加牛B的事情是，有人已經用@goto裝飾器的方式在Python上實現了GOTO了
這個是Python 2版本的：http://code.activestate.com/recipes/576944-the-goto-decorator/
這個是Python 3版本的：https://github.com/cdjc/goto

這兩個實現很好的展示了如何在Python中做類似JVM上ASM庫做的事情，字節碼增強。

===============
但是，cPython的VM對于frame狀態的建模使得在cPython上實現kilim，比JVM要難得多。在cPython某個指令執行的那一刻，有五個部分的狀態

builtins

globals

locals

value_stack

block_stack

前三個都是python里做動態執行的常客，沒啥困難的。而且frame通過inpsect可以很輕易的獲得locals的值。而后兩者是非常困難的，我們可以來看一段我隨便寫的代碼

for i in range(1):
    print(i)

生成的bytecode是

      0 SETUP_LOOP         30 (to 33) 
      3 LOAD_GLOBAL         0 (0) 
      6 LOAD_CONST          1 (1) 
      9 CALL_FUNCTION       1 (1 positional, 0 keyword pair) 
     12 GET_ITER        
>>   13 FOR_ITER           16 (to 32) 
     16 STORE_FAST          0 (0) 
     19 LOAD_GLOBAL         1 (1) 
     22 LOAD_FAST           0 (0) 
     25 CALL_FUNCTION       1 (1 positional, 0 keyword pair) 
     28 POP_TOP         
     29 JUMP_ABSOLUTE      13 
>>   32 POP_BLOCK       
>>   33 LOAD_CONST          0 (0) 
     36 RETURN_VALUE

我們可以看到一個簡單的循環，產生了一對SETUP_LOOP和POP_BLOCK，這個是操作block_stack的。以及GET_ITER和FOR_ITER這是操作value_stack的。如果我們想要直接跳入到print(i)這一行，那么就要恢復當時的block_stack，以及當時的value_stack。而且要特別注意GET_ITER的含義是把棧頂的值標識為ITER，使得FOR_ITER可以使用，所以還不是簡單地把value_stack恢復就可以了

GET_ITER
Implements TOS = iter(TOS).

這篇博客把python的frame內部狀態講得非常清楚：http://tech.blog.aknin.name/tag/block-stack/
以上可以解釋為什么沒有人在python里搞字節碼的trick了，因為這個VM太{{BANNED}}。

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