如果 Python 源代码在 interpretation/JITing 之前被编译为字节码，为什么这个错误没有在运行前被捕获？

Question

我写了下面的函数：

def f():
    for i in range(100000):
        print(i)
    some_function_that_doesnt_exist()

当我运行我的文件时，这将打印出 100000 范围内的数字，然后引发错误：NameError: name 'some_function_that_doesnt_exist' is not defined。

这是我对 Python 提出的更广泛问题的示例。如果 Python 代码在 Python VM 解释（或 JIT）之前被编译为字节码，为什么我们在编译期间看不到这个错误？为什么在我们最终看到错误之前打印了 100000 个数字？在像 C 这样的纯编译语言中，我们会在编译时看到错误，那么为什么我们在这种 "partially compiled" 语言中看不到它呢？

Answer 1

Python 代码被编译为字节码，然后在运行时解释该字节码。您的代码完全有效 Python，因此它将成功编译为字节码。但是，当解释器尝试执行该字节码时，它会在运行时抛出错误。

Answer 2

您可以查看 python VM 运行，使用 dis:

import dis

def f():
    for i in range(100000):
        print(i)
    some_function_that_doesnt_exist()


dis.dis(f)

将输出：

  4           0 SETUP_LOOP              24 (to 26)
              2 LOAD_GLOBAL              0 (range)
              4 LOAD_CONST               1 (100000)
              6 CALL_FUNCTION            1
              8 GET_ITER
        >>   10 FOR_ITER                12 (to 24)
             12 STORE_FAST               0 (i)

  5          14 LOAD_GLOBAL              1 (print)
             16 LOAD_FAST                0 (i)
             18 CALL_FUNCTION            1
             20 POP_TOP
             22 JUMP_ABSOLUTE           10
        >>   24 POP_BLOCK

  6     >>   26 LOAD_GLOBAL              2 (some_function_that_doesnt_exist)
             28 CALL_FUNCTION            0
             30 POP_TOP
             32 LOAD_CONST               0 (None)
             34 RETURN_VALUE

这就是 python VM 实际上运行的内容。从第 10 到 24 行可以看出，它实际上处理打印。
只有当您到达第 26 行时，python VM 才尝试加载函数，这会导致名称错误。

有一点不同，当编译语言编译成字节码（例如 C 到汇编）时，函数调用需要确切地知道函数在内存中的位置。因此，当您尝试编译一个不存在的函数时，它将无法将其转换为字节码，因为它无法查找函数位置。
PythonVM可以访问一个全局数组，可以实时修改，在这个数组中查找也是实时的。
正在做：

dis.dis("def some_function_that_doesnt_exist(): 1")

将导致：

  1           0 LOAD_CONST               0 (<code object some_function_that_doesnt_exist at 0x7f38dc90ed20, file "<dis>", line 1>)
              2 LOAD_CONST               1 ('some_function_that_doesnt_exist')
              4 MAKE_FUNCTION            0
              6 STORE_NAME               0 (some_function_that_doesnt_exist)
              8 LOAD_CONST               2 (None)
             10 RETURN_VALUE

其中第2行从const table加载函数名，在第4行创建函数后，根据名称将其存储在第6行。这样下次查找该函数时,pythonVM一定能找到。

如果 Python 源代码在 interpretation/JITing 之前被编译为字节码，为什么这个错误没有在运行前被捕获？

If Python source code is compiled to bytecode before interpretation/JITing, why isn't this error caught before runtime?

python

interpreter

compilation