下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
计算机程序设计语言通常可分为三类：机器语言、汇编语言和高级语言。不同程序设计语言的程序运行方式可能有所不同。
机器语言由二进制0、1代码指令构成，不同的CPU具有不同的指令系统。由于机器语言程序难编写、难修改、难维护，而且需要用户直接对存储空间进行分配，编程效率极低，所以这种语言已经被渐渐淘汰了。
汇编语言指令是机器指令的符号化，与机器指令存在着直接的对应关系，所以汇编语言同样存在着难学难用、容易出错、维护困难等缺点。但是汇编语言也有自己的优点：可直接访问系统接口，汇编程序翻译成的机器语言程序的效率高。从软件工程角度来看，只有在高级语言不能满足设计要求，或不具备支持某种特定功能的技术性能（如特殊的输入输出）时，才使用汇编语言。
高级语言是面向用户的、基本上独立于计算机种类和结构的语言。其最大的优点是：形式上接近于算术语言和自然语言，接近于人们通常使用的语言。高级语言的一个命令可以代替几条、几十条甚至几百条汇编语言的指令。因此，高级语言易学易用，通用性强，应用广泛。
目前，广泛使用的Python、Java、PHP、C、C++、C＃等语言均属于高级语言。
机器语言编写的程序可以在计算机中直接运行，而汇编语言和高级语言编写的程序（通常称为源程序）则需要“翻译”成机器语言才能运行。源程序“翻译”的方式可分为解释方式和编译方式两种。
解释方式是指源程序进入计算机时，翻译程序逐条翻译程序指令，每翻译一条指令便立即执行。特点：运行时逐语句解释执行，例如：JavaScript。优点：可以跨平台，开发效率高。缺点：运行效率低。
编译方式是指源程序输入计算机后，翻译程序首先将整个程序翻译成用机器语言表示的目标程序，然后计算机再执行该目标程序，获得计算结果。解释方式不会产生目标程序。特点：运行时，计算机可以直接执行。例如：C语言。优势：运行速度快。缺点：不能跨平台，开发效率低。
Python是一种解释型的语言，但是这种说法是不严谨的，实际上，Python在执行时，首先会将.py文件中的源代码编译成Python的字节码，然后再由PVM（Python Virtual Machine，Python虚拟机）来执行这些编译好的字节码。这种机制的基本思想跟Java、.NET是一致的。然而，PVM与Java或.NET的Virtual Machine不同的是，PVM是一种更高级的Virtual Machine。这里的高级并不是通常意义上的高级，不是说PVM比Java或.NET的功能更强大，而是说和Java或.NET相比，PVM距离真实机器的距离更远。或者可以这么说，PVM是一种抽象层次更高的Virtual Machine。
从计算机的角度看，Python程序的运行过程包含两个步骤：解释器解释和虚拟机运行，如图1-47所示。
图1-47 Python程序运行过程
可将Python命令编写到一个源代码文件中，通过执行源代码文件运行程序。Python程序源代码文件扩展名通常为.py。在执行时，首先由Python解释器将.py文件中的源代码翻译成字节码（类似于Java的字节码和.NET的中间代码），再由PVM逐条将字节码翻译成机器指令执行。Python程序的这种机制和Java、.NET类似。
Python还可以通过交互方式运行。例如，在UNIX/Linux、Mac、Window等系统的命令模式下运行Python交互环境，然后输入Python指令直接运行。
实际开发中，Python常被称为胶水语言，这不是说它会把你的手指粘住，而是说Python能够很轻松地把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是，使用Python快速生成程序的原型（有时甚至是程序的最终界面），然后对其中有特别要求的部分，用更合适的语言改写，比如3D游戏中的图形渲染模块，速度要求非常高，就可以用C++重写。
所谓Python解释器是指实现Python语法的解释程序。Python解释器和虚拟机都是Python系统的组成部分，在不同平台或系统中，Python有不同的实现方式。Python的解释器类型主要有5种：CPython、Jython、IronPython、PyPy和IPython。其他一些Python实现方式有Stackless Python、Psyco即时编译器和Shedskin C++转换器等。
不同的实现方式只是代表了Python程序的执行形式不同，Python语言本身没有变化。或者说Python源程序可以在不同的Python实现方式中运行。
原始的、标准的Python实现方式通常称作CPython，前缀C表示它是用可移植的ANSI C语言实现。通常，从Python官方网站下载的Python属于CPython，不少Mac OS或Linux机器上预安装的Python也属于CPython。
Jython最早称为JPython，是Python在Java环境中的实现方式。Jython包含了Java类，它将Python源程序翻译成Java字节码，并通过Java虚拟机运行。Jython实现了Python与Java的无缝集成。利用Jython，在Python中可访问所有Java类，从而用于开发Web Applet和Servlet，创建基于Java的GUI应用。
IronPython是在微软的.NET平台上实现的Python。IronPython和CPython类似，提供了交互式命令行。在交互式命令行中，可用Python访问所有.NET库。
PyPy是用Python实现的Python解释器。PyPy比CPython更加灵活，易于使用和试验，以制定具体的功能在不同情况下的实现方法，而且很容易实施。
IPython是基于CPython之上的一个交互式解释器，IPython在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和CPython是完全一样的，好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。
Python程序在开发结束后，有时需要将其打包为一个独立的可执行文件。在Python中将其称为冻结二进制文件（Frozen Binary）。冻结二进制文件是将程序的字节码、PVM以及程序所需的Python支持文件等捆绑到一起形成的一个独立的文件包。在Windows系统中冻结二进制文件就是一个exe文件。用户直接运行该文件包即可启动Python程序，无须额外通过Python来运行程序。
常用的第三方冻结二进制文件生成工具有py2exe和Pylnstaller。
(1)py2exe
py2exe用于将Python程序打包为一个独立的Windows可执行程序，其官方网站为：http://www.py2exe.org/。
(2)Pylnstaller
Pylnstaller生成的可执行文件支持Windows、Linux、Mac OS X、FreeBSD、Solaris和AIX等系统，其官方网站为：http://www.pyinstaller.org。
Python语言常用的文件类型有三种。
文件以.py为扩展名，由Python程序解释，不需要编译。
文件以.pyc为扩展名，是由py源文件编译成的二进制字节码文件，由Python加载执行，速度快，能够隐藏源码。可以通过以下代码将.py文件转换成.pyc文件。
文件以.pyo为扩展名，是优化编译后的程序，也是二进制文件，适用于嵌入式系统。可以通过以下代码将.py文件转换成.pyo文件。
