Python 編程語言的核心是什么?
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Python究竟是什么
想要用Python實(shí)現(xiàn)WebAssembly,這并不是什么秘密。這不僅可以讓Python進(jìn)入瀏覽器,而且由于iOS和Android都支持將JavaScript作為應(yīng)用的一部分運(yùn)行,因此Python也可以進(jìn)入移動開發(fā)。想到這些我就覺得興奮。
但是每當(dāng)想到創(chuàng)建一個新Python實(shí)現(xiàn)的艱巨任務(wù)時,我就會不斷地問自己:
“Python究竟是什么?”
我們使用CPython已經(jīng)很長時間了,以至于我懷疑我們大多數(shù)人都認(rèn)為“ Python == CPython”。PyPy試圖將兼容做到極致,所以他們打算實(shí)現(xiàn)CPython的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)?;旧希宜赖拇蠖鄶?shù)Python實(shí)現(xiàn)都會為通過CPython的測試套件而努力,并盡可能與CPython兼容。
這就有點(diǎn)可怕了。
CPython實(shí)現(xiàn)的Python非常動態(tài),它公開了許多東西,只有當(dāng)你以某種方式使用解釋器實(shí)現(xiàn)Python才有意義。例如,PyPy有一個基本的解釋器使用JIT,但是你可以通過Python中的很多東西來迫使PyPy關(guān)閉JIT并堅持使用字節(jié)碼。僅憑REPL就讓Python變得十分動態(tài),因?yàn)檩斎氲絉EPL的所有內(nèi)容都會由解釋器動態(tài)地解析、編譯和執(zhí)行。
因此我開始思考:Python到底是什么的問題?這門語言的核心究竟是什么?究竟Python實(shí)現(xiàn)需要覆蓋到哪些基本功能,才能成為人們心目中認(rèn)可的Python實(shí)現(xiàn)?還有以我來看,將Python直接編譯成WebAssembly的實(shí)現(xiàn)需要付出多少代價?
Python是否需要REPL?
我真正開始思考這個問題是當(dāng)我開始思考將Python編譯成WebAssembly都需要什么的時候。這并不是要實(shí)現(xiàn)另一個解釋器,而是從Python源代碼產(chǎn)生靜態(tài)的WebAssembly,并且它依然可以稱為“Python”。
我知道的,通過eva()或compile()進(jìn)行動態(tài)編譯可能不容易實(shí)現(xiàn),因?yàn)閃ebAssembly的安全模型會在加載時驗(yàn)證模塊。這意味著沒有辦法在其他代碼的內(nèi)存空間內(nèi)運(yùn)行任意代碼,這可能會加劇實(shí)現(xiàn)REPL的難度。
但這讓我思考:Python真的需要REPL嗎?別誤會我的意思,它非常方便,但是我的意思是,如果某個實(shí)現(xiàn)不包含REPL,那么它還是Python嗎?我認(rèn)為無REPL的Python仍然是Python,只是缺少(可能是關(guān)鍵的)功能。
這不禁讓我思考必須將Python的哪些部分視為“ Python”的想法。
沒有l(wèi)ocals()行不行?能夠?qū)⒍x的所有局部變量及其值都收集到一個字典中,這是非常動態(tài)的東西。如果你使用像CPython這種解釋器,那么只需要從當(dāng)前的執(zhí)行幀里取一些東西就能獲得locals。但在編譯語言中,實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)需要大量工作,因?yàn)槟惚仨氈缿?yīng)當(dāng)何時收集這些信息,因?yàn)檎{(diào)用locals()的時候并不一定所有信息都存在。
如果有人重載了locals()怎么辦?同樣,在CPython中這也不是什么問題,因?yàn)閎uiltins模塊有一個__dict__屬性,只需要重載它,就會向下傳遞到以后的調(diào)用中。但在編譯語言中,做類似的檢測需要大量的工作,最終會影響性能。
那么sys.settrace()呢?它會觸發(fā)每個字節(jié)的回調(diào),而如果代碼已經(jīng)編譯,這一點(diǎn)是無法實(shí)現(xiàn)的。盡管你可以通過檢查每行末尾是否設(shè)置了跟蹤函數(shù)來模仿這一行為,但這似乎有點(diǎn)過了,因?yàn)榻^大多數(shù)情況下這種鉤子并不存在(盡管可以實(shí)現(xiàn)為編譯器開關(guān))。
那么sys._getframe()呢?編譯語言并不一定能夠直接訪問每個執(zhí)行幀,那么你還要不要模擬這一行為?由于任何函數(shù)都可以請求執(zhí)行幀,你必須時刻準(zhǔn)備著提供執(zhí)行幀。
可見,Python中有很多東西加劇了編譯的難度(因此Nuitka擁有更大的能力來應(yīng)對這一挑戰(zhàn))。但是我敢打賭,上面提到的內(nèi)容在99.9%的情況下都不會使用,因此,如果這些功能沒有實(shí)現(xiàn),那么是否仍可以將其視為“Python”?
具備多少兼容性才有意義?
這個問題沒有很好的答案。
但是這個問題的答案標(biāo)志著實(shí)現(xiàn)Python的難度以及與現(xiàn)有軟件的兼容性。WebAssembly不需要支持大量的Python軟件。WebAssembly可以訪問Rust和JavaScript等其他語言生態(tài)系統(tǒng),因此你需要的某個東西完全有可能在其他語言中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。
也許我們可以開發(fā)一個將Python代碼直接轉(zhuǎn)換為WebAssembly并犧牲性能兼容性的編譯器。也許我們可以開發(fā)針對WebAssembly設(shè)計的解釋器,同時與先前已有的代碼保持兼容性。也許可以僅在其WebAssembly工作中支持RustPython。也許Pyodide可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。我認(rèn)為這些都有可能,這些都有可能激發(fā)人們的興趣,進(jìn)而產(chǎn)生更好的結(jié)果。