CPython调试和性能分析

cpython解释器

在源码ceval.c 的 _PyEval_EvalFrameDefault函数有一个大的 switch (opcdoe) 就是字节码解释器的主要部分，示例代码如下：

switch (opcode) {
    case LOAD_FAST:
        // 实现 LOAD_FAST 操作的代码
        break;
    case STORE_FAST:
        // 实现 STORE_FAST 操作的代码
        break;
    case CALL_FUNCTION:
        // 实现 CALL_FUNCTION 操作的代码
        break;
    // 其他字节码操作
}

所有的opcode都可以在opcode.h这里查询到

所有的特化指令都可以在opcode.py查询到

调试工具

python自带pdb命令行下的调试工具

gdb unix下的命令行调试，图形化的使用vs和vscode

GDB是一个强大的Unix下的源代码级调试器。主要用于调试C和C++程序，也有Python的扩展（pythongdb.py） ，可以用来调试Python程序
• 可以attach到运行中进程，断点调试
• 可以加载coredump进行调试

vscode debug的核心实现

sys.settrace(tracefunc)

在cpython源码中进行插桩

PyEval_SetTrace->

• trace_function_entry，进入函数
• trace_function_exit，退出函数

cpython源码支持debug

在源码中支持行调试，实现方法：opcode->do_tracing，在ceval.c

0、 Opcode变成do_tracing
1、重新获得正确的opcode,并trace
2、 真正执行opcode
3、 下一个opcode变成do_tracing

3.11之后无法在引擎看到脚本堆栈

natvis就是一个配置文件，只需要拖动到vs的窗口中

原理：natvis定义了如何显示一个结构体

可以看到一些简单类型的变量，tuple/dict可展开

可以看到当前帧

注意：3.11之后，PyFrameObject大改，现在不能用natvis直接拿到脚本栈了，需要在堆栈窗口多次查看对应

常见调试工具-小技巧

qa的机器才能重现问题，怎么办？
开发过程中，想要不重启，实时让自己写的代码生效，怎么办？
线上问题没法调试，怎么办

qa的机器才能重现问题，怎么办？ ——hunter
本质：用exec让游戏动态运行一段代码 ，可以把老代码替换成新代码

2 热更，github有插件，适配自己的项目

3 写log

常见性能分析工具

cpython提供内置的

tracy 各游戏引擎都接入

tracy如何profile python的
• 方法一：在ceval.c/_PyEval_EvalFrameDefault()里插桩

常见性能分析工具——maze

自研的，postman内置的内存profile工具

GPM

技术中心自研的

Python3新特性 ：调试与性能分析

monitoring

sys.monitoring (since py3.12)

同一段代码跑trace和不跑trace的消耗差20倍，因为trace每行的消耗特别高(overhead)

通过少调用trace function来减少不必要的开销

faulthandler

faulthandler(since 3.3)
当python挂掉时， 能打印堆栈： 为这些信号注册处理
SIGSEGV, SIGFPE, SIGABRT, SIGBUS, SIGILL