Python 이란

Python은 object-oriented programming 언어로, 모든 데이터는 객체나 객체 간의 관계로 표현된다.

A.1) 객체의 구성 요소

모든 객체는 세 가지 속성을 가진다:

• Identity: 객체 생성 후 변경되지 않는 고유 식별자 (메모리 주소). id() 함수로 확인 가능
• Type: 객체의 자료형
• Value: 객체가 담고 있는 값

객체는 명시적으로 삭제할 수 없으며, unreachable 상태가 되면 garbage collector에 의해 수집된다.

B) 메모리 관리

Python은 변수에 값을 직접 저장하지 않는다. 값 객체는 별도의 메모리 공간에 저장되고, 변수는 해당 객체를 가리키는 포인터 역할을 한다.

동일한 값을 가진 변수들은 같은 객체를 참조한다:

a = 10
b = 10
c = 20
 
print(id(a))  # 140734913394752
print(id(b))  # 140734913394752 (a와 동일)
print(id(c))  # 140734913395072

C) 언어적 특징

C.1) Interpreted Language

Python은 Interpreted language이다.

• 소스 코드(.py)는 bytecode(.pyc)로 컴파일된 후 virtual machine에서 실행된다
• Bytecode는 인터프리터가 실행하는 low-level 명령어 집합이다
• C++처럼 컴파일 과정이 있지만, 기계어가 아닌 bytecode로 변환된다는 차이가 있다
• 코드가 수정되지 않으면 기존 bytecode를 재사용한다 (timestamp 체크)

C.2) Dynamically Typed Language

Python은 동적 바인딩(dynamic binding)을 수행한다. 바인딩(binding)이 런타임에 발생하고 실행 중 변경 가능하다.

변수의 동적 바인딩:

• 코드 실행 전까지 변수의 type을 알 수 없다
• 변수 선언(declaration)은 의미가 없으며, 실행 후에야 type이 결정된다

함수의 동적 바인딩:

• 실행 파일 생성 시 호출할 함수의 메모리 주소가 확정되지 않는다
• 실행 시점에 함수 주소가 결정되며, 이를 위한 저장 공간(4byte)을 미리 확보한다
• 실행 여부가 불확실한 함수를 위해 공간을 할당해야 하므로 메모리 효율이 떨어질 수 있다

D) 실행 과정

D.1) Compilation

• 파이썬 코드를 컴파일러가 bytecode로 변환
• 변환된 .pyc 파일은 __pycache__ 디렉토리에 저장

D.2) Interpretation

• Python Virtual Machine(PVM)이 bytecode를 기계어로 변환
• PVM은 시스템의 OS와 processor에 맞는 기계어로 변환한다
• Line by line 변환으로 속도가 느리며, 이를 보완하기 위해 JIT 컴파일러를 사용한다