#2631: clarify IMPORT_NAME semantics.
[python.git] / Doc / library / dis.rst
blob6d971f5a9f02d4cc63e0bb46e2834ac728851760
2 :mod:`dis` --- Disassembler for Python bytecode
3 ===============================================
5 .. module:: dis
6    :synopsis: Disassembler for Python bytecode.
9 The :mod:`dis` module supports the analysis of Python :term:`bytecode` by disassembling
10 it.  Since there is no Python assembler, this module defines the Python assembly
11 language.  The Python bytecode which this module takes as an input is defined
12 in the file  :file:`Include/opcode.h` and used by the compiler and the
13 interpreter.
15 Example: Given the function :func:`myfunc`::
17    def myfunc(alist):
18        return len(alist)
20 the following command can be used to get the disassembly of :func:`myfunc`::
22    >>> dis.dis(myfunc)
23      2           0 LOAD_GLOBAL              0 (len)
24                  3 LOAD_FAST                0 (alist)
25                  6 CALL_FUNCTION            1
26                  9 RETURN_VALUE
28 (The "2" is a line number).
30 The :mod:`dis` module defines the following functions and constants:
33 .. function:: dis([bytesource])
35    Disassemble the *bytesource* object. *bytesource* can denote either a module, a
36    class, a method, a function, or a code object.   For a module, it disassembles
37    all functions.  For a class, it disassembles all methods.  For a single code
38    sequence, it prints one line per bytecode instruction.  If no object is
39    provided, it disassembles the last traceback.
42 .. function:: distb([tb])
44    Disassembles the top-of-stack function of a traceback, using the last traceback
45    if none was passed.  The instruction causing the exception is indicated.
48 .. function:: disassemble(code[, lasti])
50    Disassembles a code object, indicating the last instruction if *lasti* was
51    provided.  The output is divided in the following columns:
53    #. the line number, for the first instruction of each line
54    #. the current instruction, indicated as ``-->``,
55    #. a labelled instruction, indicated with ``>>``,
56    #. the address of the instruction,
57    #. the operation code name,
58    #. operation parameters, and
59    #. interpretation of the parameters in parentheses.
61    The parameter interpretation recognizes local and global variable names,
62    constant values, branch targets, and compare operators.
65 .. function:: disco(code[, lasti])
67    A synonym for disassemble.  It is more convenient to type, and kept for
68    compatibility with earlier Python releases.
71 .. data:: opname
73    Sequence of operation names, indexable using the bytecode.
76 .. data:: opmap
78    Dictionary mapping bytecodes to operation names.
81 .. data:: cmp_op
83    Sequence of all compare operation names.
86 .. data:: hasconst
88    Sequence of bytecodes that have a constant parameter.
91 .. data:: hasfree
93    Sequence of bytecodes that access a free variable.
96 .. data:: hasname
98    Sequence of bytecodes that access an attribute by name.
101 .. data:: hasjrel
103    Sequence of bytecodes that have a relative jump target.
106 .. data:: hasjabs
108    Sequence of bytecodes that have an absolute jump target.
111 .. data:: haslocal
113    Sequence of bytecodes that access a local variable.
116 .. data:: hascompare
118    Sequence of bytecodes of Boolean operations.
121 .. _bytecodes:
123 Python Bytecode Instructions
124 ----------------------------
126 The Python compiler currently generates the following bytecode instructions.
129 .. opcode:: STOP_CODE ()
131    Indicates end-of-code to the compiler, not used by the interpreter.
134 .. opcode:: NOP ()
136    Do nothing code.  Used as a placeholder by the bytecode optimizer.
139 .. opcode:: POP_TOP ()
141    Removes the top-of-stack (TOS) item.
144 .. opcode:: ROT_TWO ()
146    Swaps the two top-most stack items.
149 .. opcode:: ROT_THREE ()
151    Lifts second and third stack item one position up, moves top down to position
152    three.
155 .. opcode:: ROT_FOUR ()
157    Lifts second, third and forth stack item one position up, moves top down to
158    position four.
161 .. opcode:: DUP_TOP ()
163    Duplicates the reference on top of the stack.
165 Unary Operations take the top of the stack, apply the operation, and push the
166 result back on the stack.
169 .. opcode:: UNARY_POSITIVE ()
171    Implements ``TOS = +TOS``.
174 .. opcode:: UNARY_NEGATIVE ()
176    Implements ``TOS = -TOS``.
179 .. opcode:: UNARY_NOT ()
181    Implements ``TOS = not TOS``.
184 .. opcode:: UNARY_CONVERT ()
186    Implements ``TOS = `TOS```.
189 .. opcode:: UNARY_INVERT ()
191    Implements ``TOS = ~TOS``.
194 .. opcode:: GET_ITER ()
196    Implements ``TOS = iter(TOS)``.
198 Binary operations remove the top of the stack (TOS) and the second top-most
199 stack item (TOS1) from the stack.  They perform the operation, and put the
200 result back on the stack.
203 .. opcode:: BINARY_POWER ()
205    Implements ``TOS = TOS1 ** TOS``.
208 .. opcode:: BINARY_MULTIPLY ()
210    Implements ``TOS = TOS1 * TOS``.
213 .. opcode:: BINARY_DIVIDE ()
215    Implements ``TOS = TOS1 / TOS`` when ``from __future__ import division`` is not
216    in effect.
219 .. opcode:: BINARY_FLOOR_DIVIDE ()
221    Implements ``TOS = TOS1 // TOS``.
224 .. opcode:: BINARY_TRUE_DIVIDE ()
226    Implements ``TOS = TOS1 / TOS`` when ``from __future__ import division`` is in
227    effect.
230 .. opcode:: BINARY_MODULO ()
232    Implements ``TOS = TOS1 % TOS``.
235 .. opcode:: BINARY_ADD ()
237    Implements ``TOS = TOS1 + TOS``.
240 .. opcode:: BINARY_SUBTRACT ()
242    Implements ``TOS = TOS1 - TOS``.
245 .. opcode:: BINARY_SUBSCR ()
247    Implements ``TOS = TOS1[TOS]``.
250 .. opcode:: BINARY_LSHIFT ()
252    Implements ``TOS = TOS1 << TOS``.
255 .. opcode:: BINARY_RSHIFT ()
257    Implements ``TOS = TOS1 >> TOS``.
260 .. opcode:: BINARY_AND ()
262    Implements ``TOS = TOS1 & TOS``.
265 .. opcode:: BINARY_XOR ()
267    Implements ``TOS = TOS1 ^ TOS``.
270 .. opcode:: BINARY_OR ()
272    Implements ``TOS = TOS1 | TOS``.
274 In-place operations are like binary operations, in that they remove TOS and
275 TOS1, and push the result back on the stack, but the operation is done in-place
276 when TOS1 supports it, and the resulting TOS may be (but does not have to be)
277 the original TOS1.
280 .. opcode:: INPLACE_POWER ()
282    Implements in-place ``TOS = TOS1 ** TOS``.
285 .. opcode:: INPLACE_MULTIPLY ()
287    Implements in-place ``TOS = TOS1 * TOS``.
290 .. opcode:: INPLACE_DIVIDE ()
292    Implements in-place ``TOS = TOS1 / TOS`` when ``from __future__ import
293    division`` is not in effect.
296 .. opcode:: INPLACE_FLOOR_DIVIDE ()
298    Implements in-place ``TOS = TOS1 // TOS``.
301 .. opcode:: INPLACE_TRUE_DIVIDE ()
303    Implements in-place ``TOS = TOS1 / TOS`` when ``from __future__ import
304    division`` is in effect.
307 .. opcode:: INPLACE_MODULO ()
309    Implements in-place ``TOS = TOS1 % TOS``.
312 .. opcode:: INPLACE_ADD ()
314    Implements in-place ``TOS = TOS1 + TOS``.
317 .. opcode:: INPLACE_SUBTRACT ()
319    Implements in-place ``TOS = TOS1 - TOS``.
322 .. opcode:: INPLACE_LSHIFT ()
324    Implements in-place ``TOS = TOS1 << TOS``.
327 .. opcode:: INPLACE_RSHIFT ()
329    Implements in-place ``TOS = TOS1 >> TOS``.
332 .. opcode:: INPLACE_AND ()
334    Implements in-place ``TOS = TOS1 & TOS``.
337 .. opcode:: INPLACE_XOR ()
339    Implements in-place ``TOS = TOS1 ^ TOS``.
342 .. opcode:: INPLACE_OR ()
344    Implements in-place ``TOS = TOS1 | TOS``.
346 The slice opcodes take up to three parameters.
349 .. opcode:: SLICE+0 ()
351    Implements ``TOS = TOS[:]``.
354 .. opcode:: SLICE+1 ()
356    Implements ``TOS = TOS1[TOS:]``.
359 .. opcode:: SLICE+2 ()
361    Implements ``TOS = TOS1[:TOS]``.
364 .. opcode:: SLICE+3 ()
366    Implements ``TOS = TOS2[TOS1:TOS]``.
368 Slice assignment needs even an additional parameter.  As any statement, they put
369 nothing on the stack.
372 .. opcode:: STORE_SLICE+0 ()
374    Implements ``TOS[:] = TOS1``.
377 .. opcode:: STORE_SLICE+1 ()
379    Implements ``TOS1[TOS:] = TOS2``.
382 .. opcode:: STORE_SLICE+2 ()
384    Implements ``TOS1[:TOS] = TOS2``.
387 .. opcode:: STORE_SLICE+3 ()
389    Implements ``TOS2[TOS1:TOS] = TOS3``.
392 .. opcode:: DELETE_SLICE+0 ()
394    Implements ``del TOS[:]``.
397 .. opcode:: DELETE_SLICE+1 ()
399    Implements ``del TOS1[TOS:]``.
402 .. opcode:: DELETE_SLICE+2 ()
404    Implements ``del TOS1[:TOS]``.
407 .. opcode:: DELETE_SLICE+3 ()
409    Implements ``del TOS2[TOS1:TOS]``.
412 .. opcode:: STORE_SUBSCR ()
414    Implements ``TOS1[TOS] = TOS2``.
417 .. opcode:: DELETE_SUBSCR ()
419    Implements ``del TOS1[TOS]``.
421 Miscellaneous opcodes.
424 .. opcode:: PRINT_EXPR ()
426    Implements the expression statement for the interactive mode.  TOS is removed
427    from the stack and printed.  In non-interactive mode, an expression statement is
428    terminated with ``POP_STACK``.
431 .. opcode:: PRINT_ITEM ()
433    Prints TOS to the file-like object bound to ``sys.stdout``.  There is one such
434    instruction for each item in the :keyword:`print` statement.
437 .. opcode:: PRINT_ITEM_TO ()
439    Like ``PRINT_ITEM``, but prints the item second from TOS to the file-like object
440    at TOS.  This is used by the extended print statement.
443 .. opcode:: PRINT_NEWLINE ()
445    Prints a new line on ``sys.stdout``.  This is generated as the last operation of
446    a :keyword:`print` statement, unless the statement ends with a comma.
449 .. opcode:: PRINT_NEWLINE_TO ()
451    Like ``PRINT_NEWLINE``, but prints the new line on the file-like object on the
452    TOS.  This is used by the extended print statement.
455 .. opcode:: BREAK_LOOP ()
457    Terminates a loop due to a :keyword:`break` statement.
460 .. opcode:: CONTINUE_LOOP (target)
462    Continues a loop due to a :keyword:`continue` statement.  *target* is the
463    address to jump to (which should be a ``FOR_ITER`` instruction).
466 .. opcode:: LIST_APPEND ()
468    Calls ``list.append(TOS1, TOS)``.  Used to implement list comprehensions.
471 .. opcode:: LOAD_LOCALS ()
473    Pushes a reference to the locals of the current scope on the stack. This is used
474    in the code for a class definition: After the class body is evaluated, the
475    locals are passed to the class definition.
478 .. opcode:: RETURN_VALUE ()
480    Returns with TOS to the caller of the function.
483 .. opcode:: YIELD_VALUE ()
485    Pops ``TOS`` and yields it from a :term:`generator`.
488 .. opcode:: IMPORT_STAR ()
490    Loads all symbols not starting with ``'_'`` directly from the module TOS to the
491    local namespace. The module is popped after loading all names. This opcode
492    implements ``from module import *``.
495 .. opcode:: EXEC_STMT ()
497    Implements ``exec TOS2,TOS1,TOS``.  The compiler fills missing optional
498    parameters with ``None``.
501 .. opcode:: POP_BLOCK ()
503    Removes one block from the block stack.  Per frame, there is a  stack of blocks,
504    denoting nested loops, try statements, and such.
507 .. opcode:: END_FINALLY ()
509    Terminates a :keyword:`finally` clause.  The interpreter recalls whether the
510    exception has to be re-raised, or whether the function returns, and continues
511    with the outer-next block.
514 .. opcode:: BUILD_CLASS ()
516    Creates a new class object.  TOS is the methods dictionary, TOS1 the tuple of
517    the names of the base classes, and TOS2 the class name.
520 .. opcode:: WITH_CLEANUP ()
522    Cleans up the stack when a :keyword:`with` statement block exits.  On top of
523    the stack are 1--3 values indicating how/why the finally clause was entered:
525    * TOP = ``None``
526    * (TOP, SECOND) = (``WHY_{RETURN,CONTINUE}``), retval
527    * TOP = ``WHY_*``; no retval below it
528    * (TOP, SECOND, THIRD) = exc_info()
530    Under them is EXIT, the context manager's :meth:`__exit__` bound method.
532    In the last case, ``EXIT(TOP, SECOND, THIRD)`` is called, otherwise
533    ``EXIT(None, None, None)``.
535    EXIT is removed from the stack, leaving the values above it in the same
536    order. In addition, if the stack represents an exception, *and* the function
537    call returns a 'true' value, this information is "zapped", to prevent
538    ``END_FINALLY`` from re-raising the exception.  (But non-local gotos should
539    still be resumed.)
541    .. XXX explain the WHY stuff!
544 All of the following opcodes expect arguments.  An argument is two bytes, with
545 the more significant byte last.
547 .. opcode:: STORE_NAME (namei)
549    Implements ``name = TOS``. *namei* is the index of *name* in the attribute
550    :attr:`co_names` of the code object. The compiler tries to use ``STORE_FAST``
551    or ``STORE_GLOBAL`` if possible.
554 .. opcode:: DELETE_NAME (namei)
556    Implements ``del name``, where *namei* is the index into :attr:`co_names`
557    attribute of the code object.
560 .. opcode:: UNPACK_SEQUENCE (count)
562    Unpacks TOS into *count* individual values, which are put onto the stack
563    right-to-left.
566 .. opcode:: DUP_TOPX (count)
568    Duplicate *count* items, keeping them in the same order. Due to implementation
569    limits, *count* should be between 1 and 5 inclusive.
572 .. opcode:: STORE_ATTR (namei)
574    Implements ``TOS.name = TOS1``, where *namei* is the index of name in
575    :attr:`co_names`.
578 .. opcode:: DELETE_ATTR (namei)
580    Implements ``del TOS.name``, using *namei* as index into :attr:`co_names`.
583 .. opcode:: STORE_GLOBAL (namei)
585    Works as ``STORE_NAME``, but stores the name as a global.
588 .. opcode:: DELETE_GLOBAL (namei)
590    Works as ``DELETE_NAME``, but deletes a global name.
593 .. opcode:: LOAD_CONST (consti)
595    Pushes ``co_consts[consti]`` onto the stack.
598 .. opcode:: LOAD_NAME (namei)
600    Pushes the value associated with ``co_names[namei]`` onto the stack.
603 .. opcode:: BUILD_TUPLE (count)
605    Creates a tuple consuming *count* items from the stack, and pushes the resulting
606    tuple onto the stack.
609 .. opcode:: BUILD_LIST (count)
611    Works as ``BUILD_TUPLE``, but creates a list.
614 .. opcode:: BUILD_MAP (count)
616    Pushes a new dictionary object onto the stack.  The dictionary is pre-sized
617    to hold *count* entries.
620 .. opcode:: LOAD_ATTR (namei)
622    Replaces TOS with ``getattr(TOS, co_names[namei])``.
625 .. opcode:: COMPARE_OP (opname)
627    Performs a Boolean operation.  The operation name can be found in
628    ``cmp_op[opname]``.
631 .. opcode:: IMPORT_NAME (namei)
633    Imports the module ``co_names[namei]``.  TOS and TOS1 are popped and provide
634    the *fromlist* and *level* arguments of :func:`__import__`.  The module
635    object is pushed onto the stack.  The current namespace is not affected:
636    for a proper import statement, a subsequent ``STORE_FAST`` instruction
637    modifies the namespace.
640 .. opcode:: IMPORT_FROM (namei)
642    Loads the attribute ``co_names[namei]`` from the module found in TOS. The
643    resulting object is pushed onto the stack, to be subsequently stored by a
644    ``STORE_FAST`` instruction.
647 .. opcode:: JUMP_FORWARD (delta)
649    Increments bytecode counter by *delta*.
652 .. opcode:: JUMP_IF_TRUE (delta)
654    If TOS is true, increment the bytecode counter by *delta*.  TOS is left on the
655    stack.
658 .. opcode:: JUMP_IF_FALSE (delta)
660    If TOS is false, increment the bytecode counter by *delta*.  TOS is not
661    changed.
664 .. opcode:: JUMP_ABSOLUTE (target)
666    Set bytecode counter to *target*.
669 .. opcode:: FOR_ITER (delta)
671    ``TOS`` is an :term:`iterator`.  Call its :meth:`next` method.  If this
672    yields a new value, push it on the stack (leaving the iterator below it).  If
673    the iterator indicates it is exhausted ``TOS`` is popped, and the bytecode
674    counter is incremented by *delta*.
677 .. opcode:: LOAD_GLOBAL (namei)
679    Loads the global named ``co_names[namei]`` onto the stack.
682 .. opcode:: SETUP_LOOP (delta)
684    Pushes a block for a loop onto the block stack.  The block spans from the
685    current instruction with a size of *delta* bytes.
688 .. opcode:: SETUP_EXCEPT (delta)
690    Pushes a try block from a try-except clause onto the block stack. *delta* points
691    to the first except block.
694 .. opcode:: SETUP_FINALLY (delta)
696    Pushes a try block from a try-except clause onto the block stack. *delta* points
697    to the finally block.
699 .. opcode:: STORE_MAP ()
701    Store a key and value pair in a dictionary.  Pops the key and value while leaving
702    the dictionary on the stack.
704 .. opcode:: LOAD_FAST (var_num)
706    Pushes a reference to the local ``co_varnames[var_num]`` onto the stack.
709 .. opcode:: STORE_FAST (var_num)
711    Stores TOS into the local ``co_varnames[var_num]``.
714 .. opcode:: DELETE_FAST (var_num)
716    Deletes local ``co_varnames[var_num]``.
719 .. opcode:: LOAD_CLOSURE (i)
721    Pushes a reference to the cell contained in slot *i* of the cell and free
722    variable storage.  The name of the variable is  ``co_cellvars[i]`` if *i* is
723    less than the length of *co_cellvars*.  Otherwise it is  ``co_freevars[i -
724    len(co_cellvars)]``.
727 .. opcode:: LOAD_DEREF (i)
729    Loads the cell contained in slot *i* of the cell and free variable storage.
730    Pushes a reference to the object the cell contains on the stack.
733 .. opcode:: STORE_DEREF (i)
735    Stores TOS into the cell contained in slot *i* of the cell and free variable
736    storage.
739 .. opcode:: SET_LINENO (lineno)
741    This opcode is obsolete.
744 .. opcode:: RAISE_VARARGS (argc)
746    Raises an exception. *argc* indicates the number of parameters to the raise
747    statement, ranging from 0 to 3.  The handler will find the traceback as TOS2,
748    the parameter as TOS1, and the exception as TOS.
751 .. opcode:: CALL_FUNCTION (argc)
753    Calls a function.  The low byte of *argc* indicates the number of positional
754    parameters, the high byte the number of keyword parameters. On the stack, the
755    opcode finds the keyword parameters first.  For each keyword argument, the value
756    is on top of the key.  Below the keyword parameters, the positional parameters
757    are on the stack, with the right-most parameter on top.  Below the parameters,
758    the function object to call is on the stack.
761 .. opcode:: MAKE_FUNCTION (argc)
763    Pushes a new function object on the stack.  TOS is the code associated with the
764    function.  The function object is defined to have *argc* default parameters,
765    which are found below TOS.
768 .. opcode:: MAKE_CLOSURE (argc)
770    Creates a new function object, sets its *func_closure* slot, and pushes it on
771    the stack.  TOS is the code associated with the function, TOS1 the tuple
772    containing cells for the closure's free variables.  The function also has
773    *argc* default parameters, which are found below the cells.
776 .. opcode:: BUILD_SLICE (argc)
778    .. index:: builtin: slice
780    Pushes a slice object on the stack.  *argc* must be 2 or 3.  If it is 2,
781    ``slice(TOS1, TOS)`` is pushed; if it is 3, ``slice(TOS2, TOS1, TOS)`` is
782    pushed. See the :func:`slice` built-in function for more information.
785 .. opcode:: EXTENDED_ARG (ext)
787    Prefixes any opcode which has an argument too big to fit into the default two
788    bytes.  *ext* holds two additional bytes which, taken together with the
789    subsequent opcode's argument, comprise a four-byte argument, *ext* being the two
790    most-significant bytes.
793 .. opcode:: CALL_FUNCTION_VAR (argc)
795    Calls a function. *argc* is interpreted as in ``CALL_FUNCTION``. The top element
796    on the stack contains the variable argument list, followed by keyword and
797    positional arguments.
800 .. opcode:: CALL_FUNCTION_KW (argc)
802    Calls a function. *argc* is interpreted as in ``CALL_FUNCTION``. The top element
803    on the stack contains the keyword arguments dictionary,  followed by explicit
804    keyword and positional arguments.
807 .. opcode:: CALL_FUNCTION_VAR_KW (argc)
809    Calls a function. *argc* is interpreted as in ``CALL_FUNCTION``.  The top
810    element on the stack contains the keyword arguments dictionary, followed by the
811    variable-arguments tuple, followed by explicit keyword and positional arguments.
814 .. opcode:: HAVE_ARGUMENT ()
816    This is not really an opcode.  It identifies the dividing line between opcodes
817    which don't take arguments ``< HAVE_ARGUMENT`` and those which do ``>=
818    HAVE_ARGUMENT``.