파이썬 코드는 실제로 어떻게 실행될까요? 이 글에서는 파이썬의 내부 동작 원리를 살펴보고, 파이썬 인터프리터가 다양한 객체들에게 메모리 공간을 어떻게 할당하는지 자세히 알아봅니다.
파이썬은 어떤 언어인가?
파이썬은 자바처럼 객체 지향 프로그래밍 언어입니다. 컴파일러가 아닌 인터프리터를 사용해 코드를 실행하기 때문에 '인터프리터 언어'라고 불립니다. 또한 파이썬은 미니멀리즘과 모듈화를 지향하여 코드의 가독성을 높이고, 시간·공간 복잡도를 최소화하는 데 중점을 두고 설계되었습니다.
파이썬의 표준 구현체는 CPython(씨파이썬)이라고 부르며, C언어로 작성되어 있기 때문에 C 코드를 활용해 파이썬에서 결과를 얻는 것도 가능합니다.
소스 코드는 바이트코드로 변환된다
파이썬은 작성된 소스 코드를 일련의 바이트코드(bytecode)로 변환합니다. 즉, 파이썬 내부에도 컴파일 단계가 존재하지만, 기계어가 아닌 바이트코드로 직접 변환되는 것이 특징입니다.
문제는 이 바이트코드를 CPU가 직접 이해할 수 없다는 점입니다. 따라서 중개자 역할을 수행하는 무언가가 필요한데, 그 역할을 하는 것이 바로 파이썬 가상 머신(Python Virtual Machine, PVM)입니다. PVM은 바이트코드를 한 명령어씩 읽어 들이며 실제 실행을 담당합니다. 이러한 구조 덕분에 파이썬은 운영체제나 하드웨어에 크게 의존하지 않고 동작할 수 있습니다.
자료형별 내부 구조와 메모리 할당
그렇다면 파이썬은 기본형(primitive)과 파생형(derived) 자료형에 대해 프레임과 객체를 어떻게 구성하고, 메모리에는 어떤 방식으로 할당할까요? 주요 자료형별 내부 구조를 하나씩 살펴보겠습니다.
리스트(List)
튜플(Tuple)
딕셔너리(Dictionary) 구현
집합(Set) 구현
클래스(Class) 구현
마무리
이 글에서는 파이썬의 전반적인 내부 동작 원리를 살펴보았습니다. 소스 코드가 바이트코드로 변환되고, 파이썬 가상 머신(PVM)이 이를 실행하는 과정뿐만 아니라, 리스트·튜플·딕셔너리·집합·클래스 같은 주요 자료형이 내부적으로 어떻게 프레임과 객체로 구성되고 메모리에 할당되는지 이해하면, 더 효율적이고 최적화된 파이썬 코드를 작성하는 데 큰 도움이 됩니다.