1.python虚拟机

计算机发展至今已经有了机器语言、汇编语言和高级语言三种。计算机能够直接识别的是机器语言，不同的CPU使用的机器语言不是完全相同的；汇编语言本质上是和机器语言是一样的，只不过汇编指令采用了英文标识符，它和机器语言一一对应；高级语言是对人类友好的语言，但计算机是不能直接识别高级语言的，高级语言需要翻译成机器语言，然后才被计算机识别。
高级语言被翻译成机器语言的过程分为两类，第一种是编译，第二种是解释。编译执行的程序在执行前，会先通过编译器进行编译，把高级语言转变为机器语言，然后再执行；解释执行的程序在执行时，由解释器对程序逐行解释成机器语言，一边解释一边执行。编译类的程序一旦修改，必须修改源代码，然后重新编译执行；解释类的程序进行修改，只需要修改相应行代码即可运行，即使代码出错也不会影响前面代码的执行。
python是一种脚本语言，但python“翻译”的过程中，不仅需要解释还需要编译，这是因为python是一门基于虚拟机的语言。
一般我们都是说python通过python解释器解释执行，但实际上python是利用字节码虚拟机解释执行的。python先把代码(.py文件)编译成字节码，字节码存放在内存中的PyCodeObject对象中，然后将交给字节码虚拟机，然后虚拟机会从编译得到的PyCodeObject对象中一条一条执行字节码指令。当Python程序运行结束时，Python解释器则将PyCodeObject写入到.pyc文件中，.pyc文件在磁盘中保存。当python程序第二次运行时，首先程序会在硬盘中寻找.pyc文件，如果找到，则直接载入，不需要编译就能载入python虚拟机执行，否则就重复上面的过程。
所以，python是先编译然后再解释执行的。

再补充一点，PyCodeObject对象的创建时机是模块加载的时候，即import。
Python test.py会对test.py进行编译成字节码并解释执行，但是不会生成test.pyc。
如果test.py加载了其他模块，如import util，Python会对util.py进行编译成字节码，生成util.pyc，然后对字节码解释执行。如果想生成test.pyc，我们可以使用Python内置模块py_compile来编译。加载模块时，如果同时存在.py和.pyc，Python会尝试使用.pyc，如果.pyc的编译时间早于.py的修改时间，则重新编译.py并更新.pyc。

2.pyInstaller

想要运行python程序(.py)，必须安装python环境，因为python程序(.py)需要借助python解释器才能正确执行。如果我们将.py和python解释器放到同一个程序中，那么岂不是就不需要外部的python解释器？python程序(.py)就能像exe程序一样独立运行了？
事实上pyinstaller就是这么做的，它做的更彻底，它将.py直接变为了.exe或.elf。pyInstaller把python解释器和py脚本打包成一个可执行的文件，虽然降低了运行效率，但拓宽了程序的应用场景。
打包的时候，pyInstaller输入你指定的的脚本，首先分析脚本所依赖的其他脚本，然后去查找，复制，把所有相关的脚本收集起来，包括Python解释器，然后把这些文件打包进一个可执行文件里面。
pyInstaller打包的可执行程序核心是一个bootloader，执行的时候，会在临时文件夹下面创建一个_MEIXXXXX的文件夹，然后 bootloader 会把 python 脚本中用到的一些文件解压扔进去，大部分是库文件(dll或so)。接下来就是执行 python 脚本了，当程序结束之后会删除这个文件夹。

3.py to exe

首先安装pyinstaller模块：

pyinstaller基本用法，常用的可选参数如下：
--onefile 将结果打包成一个可执行文件
--onedir 将所有结果打包到一个文件夹中，该文件夹包括一个可执行文件和可执行文件执行时需要的依赖文件（默认）
--paths=DIR 设置导入路径
--distpath=DIR 设置将打包的结果文件放置的路径
--specpath=DIR 设置将spec文件放置的路径
--windowed 使用windows子系统执行，不会打开命令行（只对windows有效）
--nowindowed 使用控制台子系统执行（默认）（只对windows有效）
--icon= 将file.ico添加为可执行文件的资源(只对windows有效）
接下来，用一个实例进行演示。
①.py程序非常简单，就是打印”helloworld”:

②使用pyinstaller打包

③在当前文件下生成了build文件夹、dist文件夹和.spec文件。

.spec文件是配置规范文件，它说明了软件包怎样被配置，安装哪些文件，被安装到哪里，在安装该包之前或之后需要运行那些系统级别的活动（感兴趣的同学可以学习.spec的语法）。
build里存放将被打包的文件：

exe文件就存放在dist文件夹下。

4.py to exe的二进制特征

py生成的可执行程序核心是一个bootloader，这个bootloader具有如下核心代码：

字符串”_MEIPASS2”是pyinstaller使用的库，而pkg类型是安装文件类型。
我们也可以直接从strings中判断，可以发现py生成的可执行程序中含有大量”Py”开头的字符串：

5.exe to python

python是解释型语言，故python编译打包成的可执行文件很容易被反编译，而像C,C++这样的编译型语言得到的可执行文件，则较难被反编译。
　　反编译pyinstaller 产生的可执行文件有很多种方式，大体上可以分为两个步骤，一是由可执行文件获取pyc(pyo)文件，二是由pyc(pyo)文件得到py文件。

反编译python生成的exe需要用到pyinstaller库里的archive_viewer.py脚本。archive_viewer.py一共有四个可用命令：
U: go Up one level
O : open embedded archive name
X : extract name
Q: quit

archive_viewer.py对可执行程序进行解包分析，这里涉及到了好几个类型的文件，简单说明一下：
py是源文件，
pyc是源文件编译后的文件
pyo是源文件优化编译后的文件
pyz是一个压缩包，包含程序运行需要的所有依赖
pyd是其他语言写的python库
我们需要关注的是”helloworld”和”PYZ-00.pyz”这两个文件。一般来说*.pyz，其中包含主程序引用到的所有库，可以提取.pyz文件然后继续使用archive_viewer.py解包分析；另一个是主程序对应的文件名的文件，其中会包含主程序。
使用x命令提取主程序，另存为helloworld.pyc：

在helloworld.pyc文件头，补充8个字节：

需要补充8个字节是因为pyinstaller编译成pyc时，会把pyc的magic value去掉。magic value一共8个字节，前四个对应于编译时所用python的版本，后四个对应于编译时间，比如python2.7 的03 f3 0d 0a 01 23 45 67，python3.4 的ee 0c 0d 0a 01 23 45 67。
最后使用easy python decompiler从pyc(pyo)文件得到py文件，直接将pyc文件拖拽进程序：

生成.pyc_dis文件，里面就是最初我们写的python语句：

参考资料：

https://pyinstaller.readthedocs.io/en/stable/operating-mode.html
https://ctf-wiki.github.io/ctf-wiki/misc/other/pyc/
https://pyinstaller.readthedocs.io/en/stable/operating-mode.html#
https://lightless.me/archives/get-python-code-from-pyinstaller.html

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