[Py] dis 모듈 - Python

Python의 dis 모듈: 바이트코드 disassemble하기

Python은 인터프리터 언어지만, 실행 전에 source code (원시코드)를 bytecode (바이트코드) 라는 중간 형태로 컴파일하여 성능을 향상시킴.

• 이 바이트코드는 Python의 가상 머신(보통 CPython VM)에서 실행됨.
• 이를 disassemble(역어셈블)하여 분석할 수 있게 해주는 도구가 표준 라이브러리의 dis 모듈임.

2024.06.05 - [CE] - [CE] Bytecode (바이트코드)

[CE] Bytecode (바이트코드)

https://dsaint31.tistory.com/496

[Python] Interpreter and PVM (Python Virtual Machine)

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dis 모듈 소개

• dis 모듈은 Python 바이트코드를 '역어셈블(disassemble)'하여 인간이 읽을 수 있는 형태로 보여줌.
• 일종의 Assembly Language 처럼 보이는 이 코드를 통해,
• 실제 코드가 어떻게 실행되는지, 내부적으로 어떤 최적화가 이루어지는지 이해할 수 있음.

예제 코드:

import dis

def example():
    a = 3
    b = 7
    return a + b

dis.dis(example)

 

출력 결과:

  2           0 RESUME                   0
  3           2 LOAD_CONST               1 (3)
              4 STORE_FAST               0 (a)
  4           6 LOAD_CONST               2 (7)
              8 STORE_FAST               1 (b)
  5          10 LOAD_FAST                0 (a)
             12 LOAD_FAST                1 (b)
             14 BINARY_ADD
             16 RETURN_VALUE

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Bytecode 이해하기

bytecode (바이트코드) 출력을 해석하는 방법은 다음과 같음:

1. 첫 번째 열: 소스 코드의 줄 번호
2. 두 번째 열: 바이트코드 내 명령어의 오프셋(위치)
3. 세 번째 열: 명령어 이름(opcode)
4. 네 번째 열: 명령어에 대한 인자(operand. 일부 문헌에선 argument라고도 함)
5. 다섯 번째 열: 인자의 실제 값(괄호 안)

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Python 가상 머신의 stack 기반 실행 모델

Python 가상 머신은 스택 기반으로 동작합니다. 대부분의 바이트코드 명령어는 이 스택을 조작하며 작업을 수행합니다:

• LOAD 계열 명령어
  • LOAD_FAST, LOAD_CONST 등
  • 값을 스택에 푸시(push).
• STORE 계열 명령어
  • 스택에서 값을 팝(pop)하여
  • 변수에 저장
• 연산 명령어
  • BINARY_ADD 등
  • 스택에서 값들을 pop하여 연산 후 결과를 다시 스택에 push.

예를 들어, a + b 연산이 실행될 때 스택의 변화는 다음과 같음:

LOAD_FAST    0 (a)   # 스택: [a의 값]
LOAD_FAST    1 (b)   # 스택: [a의 값, b의 값]
BINARY_ADD           # 스택: [a+b의 결과]

스택 기반 모델은 JVM이나 .NET CLR과 같은 다른 가상 머신에서도 널리 사용되는 방식임.

주요 바이트코드 명령어

변수 관련 명령어

• LOAD_CONST:
  • 상수 테이블에서 값을 가져와 스택에 Push.
  • 인자는 상수 테이블의 index.
• STORE_FAST:
  • 스택 최상위 값을 지역 변수에 저장.
  • 인자는 지역 변수 테이블의 index.
• LOAD_FAST:
  • 지역변수 배열에서 해당 index의 지역 변수의 값을 스택에 Push.
  • "FAST"는 가장 빠른 변수 접근 방식을 의미.
• LOAD_GLOBAL:
  • 전역 변수나 내장 함수를 스택에 push.

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연산 및 함수 호출

• BINARY_ADD:
  • 스택의 상위 두 값을 pop하여
  • 더한 후 결과를 스택에 push.
• CALL:
  • 함수를 호출.
  • 인자는 호출에 사용된 인자 개수.
• RETURN_VALUE/RETURN_CONST:
  • 스택 최상위 값(또는 지정된 상수)을 함수의 반환 값으로 사용.

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제어 흐름

• RESUME: 함수 실행을 시작하거나 재개(Python 3.11+).
• POP_TOP: 스택 최상위 값을 제거.

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dis 모듈의 활용

dis 모듈은 다음과 같은 상황에서 유용함:

1. 코드 최적화: 코드가 어떻게 컴파일되는지 확인하여 성능 병목을 식별할 수 있음.
2. 디버깅: 복잡한 버그를 추적할 때 코드의 실제 실행 흐름을 이해하는 데 도움이 됨.
3. 학습: Python의 내부 작동 방식을 더 깊이 이해할 수 있음.
4. 메타프로그래밍: 코드 생성이나 조작을 위한 도구를 개발할 때 유용함.

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사용관련 예제

2025.03.11 - [CE] - [Py] bytecode 분석 - dis 모듈

[Py] bytecode 분석 - dis 모듈