CPython 的解释器如何知道打印最后一个表达式的结果？

Question

我一直在挖掘源代码以找出打印结果的时间点。例如：

>>> x = 1
>>> x + 2
3

以上两条语句编译为：

  1           0 LOAD_CONST               0 (1)
              3 STORE_NAME               0 (x)
              6 LOAD_CONST               1 (None)
              9 RETURN_VALUE

和

  1           0 LOAD_NAME                0 (x)
              3 LOAD_CONST               0 (2)
              6 BINARY_ADD
              7 RETURN_VALUE

第一条语句不打印任何内容，因为None 是返回值。第二个返回加法的结果。

CPython 的交互式循环为每个输入调用 PyRun_InteractiveOneObjectEx()。这个gets the AST 并在虚拟机中调用run_mod() 到compile that AST to byte code 然后evaluate the result。 PyRun_InteractiveOneObjectEx() 得到的返回 Python 对象就是 top of the VM's stack。

到目前为止，这一切都是我所期望的。但是随后返回的值似乎是thrown away！ REPL 什么时候打印出来的？

顺便说一句，我可以看到交互模式确实改变了分词器；它是invokes PyOS_Readline 和sys.ps1 提示符（默认为">>> "）。我检查了pythonrun.c 中的类似变化，但没有运气。

Answer 1

您正在展示通过将代码包含在函数中而生成的字节码的反汇编。这不是交互式代码的编译方式：它使用特殊的“单一”模式（compile() 的第三个参数，如果您在 Python 代码中执行等效操作）。在这种模式下，丢弃每个表达式的值的POP_TOP 操作码会变成PRINT_EXPR。 x = 1 什么都不打印的原因是语句在堆栈上没有留下任何需要弹出的内容，因此这种转换不适用。

Answer 2

正确answer from @jasonharper！为了后代，这里是对正在发生的事情的更深入了解。

以上反汇编显示eval模式的结果：

>>> list(compile('x + 2', '<stdin>', 'eval').co_code)
[101, 0, 0, 100, 0, 0, 23, 83]

可以通过以下方式查看操作码：

>>> import dis
>>> dis.opname[101]
'LOAD_NAME'
>>> dis.opname[100]
'LOAD_CONST'
>>> dis.opname[23]
'BINARY_ADD'
>>> dis.opname[83]
'RETURN_VALUE'

操作码后面的两个数字代表一个 16 位的操作数，尽管我们这里只需要第一个字节。所以这对应于：

LOAD_NAME     0
LOAD_CONST    0
BINARY_ADD
RETURN_VALUE

这些操作数分别是已编译代码对象的变量名和常量池的索引。

>>> c = compile('x + 2', '<stdin>', 'eval')
>>> c.co_names
('x',)
>>> c.co_consts
(2,)

到目前为止，这就是我们的问题。但实际上，执行 Python 代码会导致：

>>> list(compile('x + 2', '<stdin>', 'exec').co_code)
[101, 0, 0, 100, 0, 0, 23, 1, 100, 1, 0, 83]
>>> dis.opname[1]
'POP_TOP'

即，丢弃结果并引入None 作为返回值。

在交互模式下，我们有：

>>> list(compile('x + 2', '<stdin>', 'single').co_code)
[101, 0, 0, 100, 0, 0, 23, 70, 100, 1, 0, 83]
>>> dis.opname[70]
'PRINT_EXPR'

打印结果（通过sys.displayhook），None 成为实际返回值。

所以打印是由代码生成阶段引入的，而不是由 VM 引入的。