为什么不能完全编译纯Python？

Question

为什么不能完全编译纯Python？编译或解释是实现的特征，而不是语言。那么不应该有一些完全在手编译为本机代码的Python实现吗？是什么让（纯）Python难以编译？

我知道有像PyPy和Cython这样的东西，但据我所知，那些不是纯Python，需要类型注释等等。

感谢

完全编译的意思，在编译之前编译为本机代码，如C或C ++或Lisp。

Answer 1

我认为最大的问题（以及这些实现需要类型注释的原因）是Python规范在很大程度上依赖于延迟语义评估，如函数绑定到执行时间。

即使在某些情况下可以从脚本中完全推断输入，对于一般情况来说，这样做会非常复杂，而依赖于延迟绑定的代码，正如Magnus Hoff在评论中指出的那样，需要嵌入什么相当于生成的可执行文件中的解释器。

编辑：我正在回答隐含的次要问题，即为什么某人没有正面解决这个问题，不同意这种想法在某种程度上是不可能的。例如，C ++运行时执行了许多延迟绑定，但我的感觉是Python做得更多并且稍后执行。

Answer 2

UPD：感谢Konrad和kqr指出这个答案只讨论C或C ++风格的编译。还有其他方法可以做到这一点，例如Common Lisp。

严格来说，您无法预先编译python程序，因为您不一定在编译时拥有完整的源代码。一个python程序可以下载源代码并通过eval()为我们所知道的所有内容。或者以编程方式构建它（在标准库中它实际上与namedtuple()中完全相同）。

这不是最大的问题 - 这些都是边缘做法。最大的问题是，在一般情况下，预先推断数据类型可能是非常困难的。如果您有一个函数max(x, y)并且想要将其编译为本机代码，则需要知道x和y的可能类型，并为每个组合编译不同的版本。这可能是个问题。现在，您可以限制某些功能以使这种推断成为可能，并且您可以获得RPython。

因此，可以编译python程序，但很难事先 和完全。

这就是为什么有PyPy！ PyPy是JIT compiler。它运行代码并在运行时对其进行分析，而不是推断。这就是它实际上只优化循环的原因。以下是它的工作原理（非常粗略）：

1. PyPy允许循环运行一段时间而不会干扰，同时收集有关其流的数据（目前为1000次迭代）
2. 根据收集的数据类型和流程，生成并编译优化的汇编程序代码。
3. 'Guards'用于检查实际程序流是否与预测相​​符。
4. 执行本机代码，直到警卫触发或循环结束。

此外，在开发PyPy时，开发人员创建了RPython，它是Python的一个子集，实际上可以完全和静态编译。他们主要通过强制执行早期绑定来实现它。例如，如果您有一个整数变量，则不能在以后的行中将其重新用作char。此外，您不能在列表或其他容器中混合使用不同的数据类型，依此类推。

Answer 3

虚假前提。 Python 可以完全编译，不需要任何类型的注释或任何类型的注释。

此外，PyPy 将Python代码完全编译为机器代码。这不是提前完成的，与可编译性方面无关 - 它只是JIT架构的实现细节。