Python写的Python解释器（六）

编译自：http://www.aosabook.org/en/500L/a-python-interpreter-written-in-python.html 作者：Taavi Burns 翻译：鸿 如有翻译问题或建议，请公众号留言

Frames

目前可以确认Python虚拟机是一个堆栈机器。它通过指令来控制执行顺序，推入和弹出堆栈的值。在上面的例子中，最后一条指令是RETURN_VALUE，它对应于代码中的return语句。但指令返回到哪里呢？

要回答这个问题，必须增加一层结构：frame。frame是有关代码信息和上下文的集合。随着Python代码的执行，frame会随时创建和销毁。每个函数调用都会有一个对应的frame，所以每个frame都有一个与之关联的代码对象时，代码对象可以有多个frame。如果有一个递归调用自己10次的函数，就会有11个frame（每个递归级别拥有一个，另外一个是用于你的module）。通常，Python程序中的每个域都有一个frame。例如，module，函数调用和类定义都会有一个frame。 frame位于call stack上（call stack和平常的堆栈一样）。解释器在执行字节码时操作的堆栈被称为data stack。还有第三个堆栈，称为block stack。block用于特定的控制流，例如循环和异常处理。call stack中的每个frame都有自己的data stack和block stack。

>>> def bar(y):
...     z = y + 3     # <--- (3) ... and the interpreter is here.
...     return z
...
>>> def foo():
...     a = 1
...     b = 2
...     return a + bar(b) # <--- (2) ... which is returning a call to bar ...
...
>>> foo()             # <--- (1) We're in the middle of a call to foo ...
3

此时，解释器正处于函数调用的中间。调用堆栈有三个frame：一个用于模块级别，一个用于函数foo，另一个用于bar。一旦bar返回，与其关联的frame就会弹出call stack并被丢弃。字节码RETURN_VALUE会告诉解释器需要在frame之间传递一个值。这时它会将推出call stack顶层的frame的data stack的顶层值。再将整个frame从call stack中弹出并传递出去。最后，将这个值压入下一个frame的data stack中。

Byterun刚开始时在整个虚拟机上只有一个data stack，而不是在每个frame上都有一个data stack。直到遇上了生成器。最后，通过仔细阅读CPython源码，意识到了错误，之后将data stacke移动到每个frame上解决了问题。