在 Python 中，函数是“一等对象”，它们不仅仅包含可调用的逻辑，还携带大量由解释器维护的内部状态。其中最核心的结构之一，就是函数的 __code__ 属性。
__code__ 是一个code object（代码对象），包含了执行所需的所有静态信息：字节码、局部变量表、常量表、闭包变量、行号表、运行栈需求等。
理解 code object 是深入掌握 Python 执行模型的重要一步。
一、__code__ 是什么？
当 Python 执行一个 def 时，发生三件事：
• 源代码被编译成 bytecode（字节码）
• 字节码被封装为一个 code object（代码对象）
• 代码对象再被包在一个 function object（函数对象）中
结构示意：
源代码 → code object → function object因此：
• __code__ 是函数的“可执行内核”
• 函数本身只是对 code object 的一层包装（包含名字、默认值、注解、闭包等）
示例：
print(type(f.__code__))输出：
重点特性：
（1）code object 是不可变的（immutable）。
（2）但可以利用 types.CodeType() 创建新的 code 对象来替换函数的 __code__。
（3）Python 3.11+ 中 code object 内部结构大幅修改（但属性接口基本保持兼容）。
二、__code__中包含哪些信息
__code__ 记录了函数执行所需的全部静态信息，主要分为四类。
（1）参数与变量信息
属性名
含义
co_argcount
位置参数数量
co_posonlyargcount
仅限位置参数数量（3.8+）
co_kwonlyargcount
仅关键字参数数量
co_varnames
所有局部变量名（包含参数）
co_nlocals
局部变量数量
示例：
print(test.__code__.co_nlocals) # 3提示：
若需要所有局部变量名，不要只看 co_varnames，而应合并 co_varnames + co_cellvars。这是实践中常见的做法。
（2）名称解析相关
属性名
含义
co_names
函数体内引用的全局变量、属性名等
co_consts
常量表（字面量、内部函数 code 对象等）
co_qualname
函数的完整名称（含类名等）
示例：
print(f.__code__.co_consts) # (None, 1)注意：
co_consts[0] 通常是 None（函数隐式返回 None）。
（3）闭包结构
属性名
含义
co_freevars
当前函数中使用，但定义在外层作用域的变量
co_cellvars
当前函数中定义，并被内部函数引用的变量
示例：
print("inner.co_cellvars:", fn.__code__.co_cellvars)输出：
inner.co_cellvars: ()解释：
名称
在 outer 中
在 inner 中
归类
a
参数，被 inner 使用 → cellvar
来自外层 → freevar
cellvar + freevar
b
局部变量，被 inner 使用 → cellvar
来自外层 → freevar
cellvar + freevar
c
局部变量，被 inner 使用 → cellvar
来自外层 → freevar
cellvar + freevar
inner
outer 的局部变量，但未被捕获
只在 outer.co_varnames
简要说明：
• cellvars：我定义，内部函数你使用
• freevars：我使用，外层函数定义
（4）字节码与执行元信息
属性名
含义
co_code
字节码（3.11 前单纯的 bytecode，3.11+ 结构变化但属性仍存在）
co_firstlineno
函数起始行号
co_stacksize
执行时需要的栈大小
co_flags
标志位（是否为生成器、是否包含 varargs 等）
co_linetable/ co_exceptiontable
（3.11+）行号表与异常表
（5）Python 3.11+ 的新结构
从 3.11 开始，字节码结构发生重大变化：
新增 co_exceptiontable（替代旧行号表处理异常）
新增 co_linetable（替代 co_lnotab）
字节码采用 adaptive bytecode（动态优化的自适应字节码）
三、__code__与字节码
一个函数最终执行的是字节码（bytecode），可以使用 dis 模块查看。
示例：
dis.dis(f)输出（示例）：
6 RETURN_VALUEPython 3.11 的字节码更加复杂（adaptive），但 code object 属性仍提供统一访问入口。
四、__code__的生命周期
（1）函数定义时创建（def 执行就生成 code 对象）。
（2）__code__ 是不可变的（保证执行安全）。
（3）多个函数可能共享同一个 __code__。
例如：
print({id(fn.__code__) for fn in lst})这些 lambda 会共享同一 code 对象。
（4）重新定义同名函数会创建新的 code 对象。
（5）无引用时由 GC 自动回收。
五、修改__code__
由于 __code__ 可被赋值，我们可以动态改变函数行为，这属于 Python 的元编程能力：
print(f()) # 999注意事项：
• 参数数量必须一致，否则抛 ValueError
• freevars/cellvars 数量必须一致
• 适用于调试器、框架、元编程，不建议在业务代码中使用
小结
__code__ 是 Python 函数的可执行核心，记录了字节码、局部变量、常量表、闭包结构、行号表等全部静态信息。
函数只是对 code object 的包装，而 code object 在函数定义时由编译器生成，并在运行期间保持不可变。通过 co_freevars 和 co_cellvars 可以理解闭包如何捕获外层变量，通过 co_code 和 dis 可以了解 Python 的执行模型，而在必要时替换 __code__ 还能动态改变函数行为。
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