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Bytecode compilation output depends on order of files compiled

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interpreter-core type-feature
Lingua principale
Python
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Descrizione

Bug report

Bug description:

This is minimal reproduction of this downstream bug report: https://github.com/astral-sh/uv/issues/10619

The output of compileall.compile_file depends on the order in which the files are compiled. This means compilation is non-deterministic if builds are distributed over a process pool.

This becomes a problem when building docker images, where you usually bytecode compile ahead of time for faster startup, and where the hash of the image depends on all files in the image, including the .pyc files.

Specifically, the output of

a = {"foo", 2, 3}

def f():
    b = {"foo", 2, 3}

is different if we previously compiled another file with

import foo

Reproducer script:

#!/bin/bash

set -e

script=$(cat << EOF
import compileall
import sys

for path in sys.argv[1:]:
    compileall.compile_file(path)
EOF
)

cat << EOF > a.py
import foo
EOF

cat << EOF > b.py
a = {"foo", 2, 3}

def f():
    b = {"foo", 2, 3}
EOF

# Both files
rm -rf __pycache__
python3.14 -c "$script" a.py b.py
sha256sum __pycache__/b.cpython-314.pyc

# For debugging
cp __pycache__/b.cpython-314.pyc b1.cpython-314.pyc

# Single file only
rm -rf __pycache__
python3.14 -c "$script" b.py
sha256sum __pycache__/b.cpython-314.pyc

# For debugging
cp __pycache__/b.cpython-314.pyc b2.cpython-314.pyc

This is caused be different refcounts in the marshalled files:

import marshal
import sys

with open("b1.cpython-313.pyc", "rb") as f:
  f.read(16)  # Skip header
  pyc1 = marshal.load(f)

with open("b2.cpython-313.pyc", "rb") as f:
  f.read(16)  # Skip header
  pyc2 = marshal.load(f)

print(sys.getrefcount(pyc1.co_consts[0]))
print(sys.getrefcount(pyc2.co_consts[0]))

This prints 2 and 3.

The original report is from 3.13, i've reproduced it with 3.14.0a4. It happens at least on linux and windows.

CPython versions tested on:

3.14

Operating systems tested on:

Linux

Linked PRs
  • gh-156862

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Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

Direzione di ricerca

Inizia con il riproduttore fornito di compileall.compile_file e confronta gli hash .pyc generati e le costanti deserializzate da marshal quando si compila a.py prima di b.py rispetto alla compilazione del solo b.py. Traccia i percorsi di compilazione del bytecode e di output di marshal per determinare perché l’ordine di compilazione modifica i conteggi dei riferimenti. Il lavoro è completato quando un sorgente equivalente produce un output .pyc deterministico indipendentemente dall’ordine di compilazione, con copertura di regressione per i casi segnalati.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Valutazione

Stack tecnologico
python
Ambito
compilers
Tipo di issue
Bug
Difficoltà
5/5
Tempo stimato
Più di una settimana
Stato di attività
Ferma
Chiarezza
Abbastanza chiara
Idoneità per principianti
25/100

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