Python语法速查： 15. 解释器与执行环境

Posted 2021-03-06 初级电路与软件研究

Python解释器和执行环境的相关内容，快速查阅用。

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本篇索引

（1）Python解释器

（2）Python交互式会话

（3）运行Python程序

（4）解释器内置类型

 

  （1）Python解释器

 

● 基本用法

Python解释器可以在命令行模式下运行，以下是运行语法：

python [options] [-c cmd | filename | - ] [args]

若指定filename，则Python解释器将打开指定文件并执行其语句，直到文件结束标志； 若filename未指定，则进入“交互式会话”。

-c cmd选项可用于以命令行选项形式执行短程序，如：python -c "print(\'hello\')"

args参数将通过sys.args传递给程序，程序中可读出这些参数。

 

以下是常用 [options] 选项

选项	说明
-B	阻止在导入时创建 .pyc 或 .pyo 文件
-E	忽略环境变量
-h	打印所有可用命令行选项的列表
-i	在程序执行后进入交互模式（对调试很有用）
-m module	以脚本的形式运行库模块 module
-O	优化模式
-OO	优化模式，在创建 .pyo 文件时删除文档字符串
-s	阻止将用户站点目录添加到 sys.path
-S	阻止包含 site 初始化模块
-t	报告关于不一致的制表符使用警告
-tt	由于不一致的制表符使用而导致 TabError 异常
-u	未缓冲的二进制 stdout 和 stdin
-U	在Python2中，使所有字符串字面量都以 Unicode 形式处理（Python3中无效）
-v	详细模式，跟踪导入语句
-V	打印版本号并退出
-x	跳过源程序的第一行
-c cmd	以字符串形式执行 cmd

 

 

● 环境变量

Python启动时，会从操作系统中读取一些环境变量（如果有），以下是一些常用的环境变量：

环境变量	说明
PYTHONPATH	以冒号分隔的模块搜索路径，在Windows上，还可以从 HKEY_LOCAL_MACHINE/Software/Python 的注册表项读取
PYTHONSTARTUP	在以交互方式启动时执行的文件
PYTHONHOME	Python的安装位置
PYTHONINSPECT	相当于 -i 选项
PYTHONBUFFERED	相当于 -u 选项
PYTHONIOENCODING	针对 stdin, stdout, stderr 的编码和错误处理，这是一个 encoding[:errors] 形式的字符串，如：utf-8:ignore
PYTHONDONTWRITEBYTECODE	相当于 -B 选项
PYTHONOPTIMIZE	相当于 -O 选项
PYTHONNOUSERSITE	相当于 -s 选项
PYTHONVERBOSE	相当于 -v 选项
PYTHONUSERBASE	每个用户站点包的根目录
PYTHONCASEOK	指示对导入所使用的模块名称使用不区分大小写的匹配方式

 

 

 

  （2）Python交互式会话

如果没有给定程序名称，并且Python解释器的标准输入为一个交互式终端，Python将在交互模式下启动。 在这种模式下，解释器会执行PYTHONSTARTUP环境变量（如果有）中包含的脚本。 该脚本将作为输入程序的一部分执行（即无需使用 import 语句加载它）。 该脚本的第一项应用就是读取用户配置文件，如 .pythonrc。

可以修改sys.ps1和sys.ps2的值来更改提示符。

在交互模式下，最后一次运算的结果存储在特殊变量_中。可以在交互模式中使用这个变量。如：

>>> 1 + 2
5
>>> _ + 3
>>> 6

 

默认情况下，交互模式下运行的结果会在屏幕上全部打印出来。通过将变量sys.displayhook设为自定义函数， 可以省略显示运行结果，下面是一个例子，对于要显示结果大于40个字符的结果，省略显示其中的中间部分：

>>> def my_display(x):
...     r = repr(x)
...     if len(r) > 40: print(r[:40] + \'...\' + r[-1])
...     else: print(r)
>>> sys.sisplayhook = my_display
>>> list(range(100))
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 1...]
>>> 

 

 

 

  （3）运行Python程序

● 启动Python应用程序

在Linux环境下，有以下2个方法可以自动启动Python解释器来执行 .py 文件，

方法一：通过chmod增加x属性的方法

方法二：可在.py文件头部指定Python解释器名称， 如： #!/usr/bin/python3

 

在Windows环境下，双击：.py, .pyw, .wpy, .pyc, .pyo 将自动启动Python解释器。 通常，程序在控制台窗口中运行，若使用了.pyw 后缀对它们进行了重命名，程序将静默运行。 如果要为解释器提供选项，Python也可以从一个 .bat 文件启动。

 

 

● 程序终止

当出现以下情况时，程序将会终止：输入程序中没有可执行的其他语句时、 出现未捕获的 SystemExit 异常（由sys.exit()生成）， 解释器收到SIGTERM或SIGHUP信号时。

程序退出时，解释器减小当前已知命名控件中所有对象的引用计数（同时销毁每个命名空间）。 如果一个对象的引用计数达到0，将销毁该对象并调用其__del__()方法。 但是若对象之间存在循环引用，就可能在程序终止时不会调用这个对象的__del__()， 所以这时需要显式清除某些对象（比如已打开的文件或网络套接字）； 或者利用垃圾回收器来完成这个工作。

用户可以编写一个终止函数并将其注册到 atexit 模块，用户可以用法示例如下：

import atexit, gc

def cleanup():
    print(\'before program exit...\')
    gc.collect()    # 调用垃圾回收器来完成清除工作
    
atexit.register(cleanup)

有时候希望不执行任何清除操作而终止程序执行，这可以同通过调用os._exit(status)来完成。 该函数提供了针对底层 “exit()系统调用”的接口，调用该函数时，程序将立即终止， 而且不会执行任何进一步的清除操作。

 

 

● site配置文件

（1）第三方站点目录

一般Python的第三方模块和包（比如通过 pip 安装的包）会被安装到 site-package 目录下， 这个目录称为第三方站点目录。在第三方站点目录中安装的包，所有用户都能使用。 在Linux中，这个目录一般在形如：/usr/local/lib/python3.7/site-package 的地方； 在Windows中，这个目录一般在形如：Python安装目录\\Lib\\site-packages 的地方。

当向第三方站点目录安装包时，如果该包已经存在于用户站点目录中，pip则会通知你该包已安装。

 

（2）用户站点目录

用户也可以安装仅供自己使用的包（其他用户不能使用），这可以在 pip 安装（或setup.py安装）时， 通过参数 --user 实现，如：pip3 install --user numpy。 在Linux中，这个目录一般在形如：~/.local/lib/python3.7/site-package 的地方； 在Windows中，这个目录一般在形如：%APPDATA%\\Python\\Python37\\site-packages 的地方。

 

（3）site模块

当在程序中使用import语句时，Python会使用sys.path中指定的目录来搜索模块， 而这个sys.path内容的初始化，是通过 site 模块完成的。

Python解释器启动时，首先会导入 site 模块，它先导入第三方站点目录和用户站点目录， 并将这些目录添加到sys.path中。然后在这些目录中搜索路径配置文件（具有 .pth后缀的文件）， 将这些配置中的路径也一一添加到sys.path中（如果该路径存在的话）。

路径配置文件中的每个目录都必须在单独一行列出，注释和空行将被忽略，重复的项目仅添加一次。 路径配置文件中的每行可以是：目录、zip文件 或 .egg 文件。

用户甚至还可以编辑 site.py 的源码，用于完成自己一些独特的配置需求。这个文件一般位于 /usr/lib64/python3.7/ 目录下。

 

 

 

 

  （4）解释器内置类型

用户一般很少需要直接操作解释器内部使用的对象，但是Python也将它们暴露给用户， 如果是设计框架或工具构建可能会用到这些解释器内部对象。

● 解释器内置类型

类型名称	说明
types.CodeType	字节编译代码的类型
types.FrameType	执行帧的类型
types.GeneratorType	生成器对象的类型
types.TracebackType	异常的栈跟踪的类型
slice	由扩展切片生成的类型
Ellipsis	在扩展切片中使用

 

● 代码对象

代码对象又叫字节码（bytecode），代表编译过的可执行代码，通常由内置的compile()函数返回。 一个代码对象可以保存若干个函数，只是它们不绑定到特定函数（即不保存命名空间相关的上下文信息）。

代码对象具有以下只读属性：

属性	说明
c.co_name	函数名称
c.co_argcount	位置参数个数（包括默认值）
c.co_nlocals	函数使用的局部变量个数
c.co_varnames	包含局部变量名称的元组
c.co_cellvars	包含嵌套函数所引用的变量名称的元组
c.co_freevars	包含嵌套函数所引用的自由变量名称的元组
c.co_code	表示原始字节码的字符串
c.co_consts	包含字节码所用字面量的元组
c.co_names	包含字节码所用名称的元组
c.co_filename	被编译代码所在文件的名称
c.co_firstlineno	函数的首行行号
c.co_lnotab	字符串编码字节码相对于行号的偏移
c.co_stacksize	所需栈的大小（包括局部变量）
c.co_flags	包含解释器标志的整数

 

● 帧对象

帧对象用于表示执行帧，多出现在跟踪对象中。

帧对象具有以下属性：

属性	说明
以下为只读属性
f.f_back	上一个栈帧（对当前调用者而言）
f.f_code	正在执行的代码对象
f.f_locals	局部变量的字典
f.f_globals	全局变量的字典
f.f_builtins	内置名称的字典
f.f_lineno	行号
f.f_lasti	当前指令。这是f_code字节码字符串的索引
以下为可修改属性
f.f_trace	在每行源代码起始处调用的函数

 

● 跟踪对象

出现异常时就会创建跟踪对象，它包含栈跟踪信息。进入异常处理程序后，可以使用sys.exc_info()函数来获取栈跟踪信息。

跟踪对象具有以下只读属性：

属性	说明
t.tb_next	栈跟踪的下一级（朝发生异常的执行帧方向深入）
t.tb_frame	当前级别的执行帧对象
t.tb_lineno	出现异常的行号
t.tb_lasti	当前级别中正在执行的指令

 

● 生成器对象

生成器对象即通过调用含有yield语句的函数创建的对象。生成器对象有2个用途，一是迭代器、二是容器。

生成器对象具有以下属性：

属性	说明
g.gi_code	生成器函数的代码对象
g.gi_frame	生成器函数的执行帧
g.gi_running	显示生成器函数目前是否正在运行的整数

 

●切片对象

切片对象用于表示在扩展切莫语法中指定的切片，如a[i:j:stride], a[i:j, n:m]等。 使用内置的slice()函数也可以创建切片对象。

切片对象具有以下只读属性和方法：

属性或方法	说明
s.start	切片的下边界，如果省略则为None
s.stop	切片的上边界，如果省略则为None
s.step	切片的步长，如果省略则为None
s.indices(length)	接收一个长度参数，返回一个元组 (start, stop, stride)，用于表明如何将切片应用到指定长度的一个序列

 

●Ellipsis对象

用于索引查找[]中省略号是否存在，通过内置名称Ellipsis可以访问这种类型的对象。它没有任何属性，但并不是空（若对其应用判断表达式，其值为True）。 Python中没有任何内置类型使用了Ellipsis，但如果要在自己创建的对象上的索引运算符[]中构造高级功能，就可以用到它。

下面的代码说明了如何使用Ellipsis对象：

class Example(object):
    def __gettiem__(self, index):
        print(index)
        
e = Example()
e[3,...4]     # 内部调用形式为：e.__gettiem__((3,Ellipsis,4))

 

 

 

 

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