我试图了解 Python 是如何工作的（因为我一直都在使用它！）。据我了解，当你运行 python script.py 之类的东西时，脚本会被转换为字节码，然后解释器/VM/CPython——实际上只是一个 C 程序——读取 python 字节码并相应地执行程序。
这个字节码是如何读入的？它类似于在 C 中读取文本文件的方式吗？我不确定如何将 Python 代码转换为机器代码。Python解释器（CLI中的python命令）是否真的只是一个已经转换为机器代码的预编译C程序，然后python字节码文件只是通过该程序？换句话说，我的 Python 程序是否从未真正转换为机器码？python 解释器是否已经在机器代码中，所以我的脚本永远不必是？
是的，你的理解是正确的。在 CPython 解释器中基本上（非常基本上）有一个巨大的 switch 语句，上面写着“如果当前的操作码是某某，那么做这个那个”。
http://hg.python.org/cpython/file/3.3/Python/ceval.c#l790
其他实现，如 Pypy，具有 JIT 编译，即它们即时将 Python 转换为机器代码。
如果您想查看某些代码的字节码（无论是源代码、实时函数对象还是代码对象等），该dis模块会准确地告诉您您需要什么。例如：
>>> dis.dis('i/3')
1 0 LOAD_NAME 0 (i)
3 LOAD_CONST 0 (3)
6 BINARY_TRUE_DIVIDE
7 RETURN_VALUE
dis文档解释了每个字节码的含义。例如LOAD_NAME：
将关联的值压
co_names[namei]入堆栈。
要理解这一点，你必须知道字节码解释器是一个虚拟堆栈机，它是什么co_names。模块文档有一个很好的inspect表格，显示了最重要的内部对象的最重要的属性，所以你可以看到这co_names是一个code对象的属性，它包含一个局部变量名称的元组。换句话说，LOAD_NAME 0推送与第 0 个局部变量关联的值（并dis有助于查找它并看到第 0 个局部变量名为'i'）。
这足以看出一串字节码是不够的；解释器还需要代码对象的其他属性，在某些情况下还需要函数对象的属性（这也是本地和全局环境的来源）。
该inspect模块还有一些工具可以帮助您进一步研究实时代码。
这足以找出很多有趣的东西。例如，您可能知道 Python 在编译时根据您是否在函数体中的任何位置（以及在任何nonlocal或global语句上）分配给函数中的变量是局部变量、闭包变量还是全局变量；如果您编写三个不同的函数并比较它们的反汇编（以及相关的其他属性），您可以很容易地弄清楚它必须做什么。
（这里比较棘手的一点是理解闭包单元。要真正做到这一点，您需要有 3 级函数，以查看中间的函数如何将事物转发到最里面的函数。）
要了解字节码是如何解释的以及堆栈机器是如何工作的（在 CPython 中），您需要查看ceval.c源代码。thy435 和 eyquem 的答案已经涵盖了这一点。
了解pyc文件的只读方式需要更多信息。Ned Batchelder 有一篇很棒的（如果有点过时）博客文章，名为.pyc 文件的结构，其中涵盖了所有棘手且没有充分记录的部分。（请注意，在 3.3 中，一些与导入相关的血腥代码已从 C 移至 Python，这使其更容易理解。）但基本上，它只是一些头信息和模块的code对象，由marshal.
要了解源代码如何编译为字节码，这是有趣的部分。
CPython 编译器的设计解释了一切是如何工作的。（ Python 开发人员指南的其他一些部分也很有用。）
对于早期的东西——标记化和解析——你可以使用ast模块直接跳转到需要进行实际编译的地方。然后看看compile.cAST 是如何变成字节码的。
宏可能有点难以完成，但是一旦你掌握了编译器如何使用堆栈下降成块的想法，以及它如何使用这些compiler_addop和朋友在当前级别发出字节码，这一切都说得通了。
一开始让大多数人感到惊讶的是函数的工作方式。函数定义的主体被编译成代码对象。然后函数定义本身被编译成代码（在封闭的函数体、模块等内部），当执行时，从该代码对象构建一个函数对象。（一旦你考虑了闭包必须如何工作，很明显它为什么会这样工作。闭包的每个实例都是具有相同代码对象的单独函数对象。）
现在您已准备好开始修补 CPython 以添加您自己的语句，对吗？嗯，正如改变 CPython 的语法所示，有很多事情要做（如果你需要创建新的操作码，还有更多）。你可能会发现学习PyPy和 CPython更容易，首先开始学习 PyPy，只有在你知道你正在做的事情是明智和可行的时候才回到 CPython。
阅读 thg4535 的答案后，我相信您会发现以下关于 ceval.c 的解释很有趣：您好，ceval.c！
本文是 Yaniv Aknin 撰写的系列文章的一部分，我是他的粉丝：Python's Innards
当我们运行python程序时：1_python源代码用Cpython编译成字节码（字节码是.pyc格式的二进制文件，它用marshal进行序列化，它是一组用pvm解决的堆栈结构）2_然后pvm（python虚拟机/ python解释器）是stackbase机器（解决具有堆栈数据结构的任务的机器），它在字节码中逐行循环并执行它。
什么执行字节码？
字节码告诉 Python 解释器要执行哪个 C 代码。