Python回顾与整理12：执行环境

Posted 2020-08-02

0.说明

    

    作为《Python核心编程》核心部分的最后一章，这篇的内容也相当重要。对于高级部分的整理，将采用《Python核心编程》第三版，但是，方式会以之前的完全不一样了。

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1.可调用对象

    可调用对象即可通过函数操作符“()”来调用的对象，也可以通过函数式编程接口来进行调用，如apply()、filter()、map()和reduce()。Python有4种可调用对象：函数、方法、类和一些类的实例。

（1）函数

    Python中有三种不同类型的函数：内建函数（BIF）、用户定义的函数（UDF）和lambda表达式。

• 内建函数（BIF）

    用C/C++写的，编译过后放入Python解释器中，然后把它们作为第一（内建）名称空间的一部分加载进系统，这些函数在__builtin__模块里，并作为__builtins__模块导入到解释器中。

    可以使用dir()来列出函数的所有属性，另外从内部机制来看，BIF和内建方法属于相同的类型，所以全长type()调用的结果是：

>>> type(dir)
<type ‘builtin_function_or_method‘>
>>> 
>>> type(‘xpleaf‘.upper)
<type ‘builtin_function_or_method‘>

    但是应用于工厂函数，得到的结果是不一样的，虽然这些工厂函数本身是内建函数：

>>> type(int)
<type ‘type‘>

    那是因为，本质上这些工厂函数是类。

• 用户定义的函数（UDF）

    用户定义的函数通常是用Python写的，调用type()的结果如下：

>>> def foo():pass
... 
>>> type(foo)
<type ‘function‘>

    UDF本身也有很多属性：

>>> dir(foo)
[‘__call__‘, ‘__class__‘, ‘__closure__‘, ‘__code__‘, ‘__defaults__‘, ‘__delattr__‘, ‘__dict__‘, ‘__doc__‘, ‘__format__‘, ‘__get__‘, ‘__getattribute__‘, ‘__globals__‘, ‘__hash__‘, ‘__init__‘, ‘__module__‘, ‘__name__‘, ‘__new__‘, ‘__reduce__‘, ‘__reduce_ex__‘, ‘__repr__‘, ‘__setattr__‘, ‘__sizeof__‘, ‘__str__‘, ‘__subclasshook__‘, ‘func_closure‘, ‘func_code‘, ‘func_defaults‘, ‘func_dict‘, ‘func_doc‘, ‘func_globals‘, ‘func_name‘]

• lambda表达式（名为“<lambdda>”的函数）

    lambda返回一个函数对象，只是lambda表达式没有给命令绑定的代码提供基础结构，所以要通过函数式编程接口来调用，或把它们的引用赋值给一个变量，通过该变量来进行调用，只是需要注意的是，这个变量仅仅是个别名，并不是函数对象的名字。

    通过lambda来创建的函数对象除了没有命名外，和用户定义的函数是有相同的属性的，当然，对于__name__属性，值为"<lambda>"：

>>> lambdaFunc = lambda x: x*2
>>> lambdaFunc(100)
200
>>> type(lambdaFunc)
<type ‘function‘>
>>> 
>>> lambdaFunc.__name__
‘<lambda>‘
>>> 
>>> foo.__name__
‘foo‘

（2）方法

    用户自定义方法是被定义为类的一部分函数，而许多Python数据类型本身也有方法，这些方法被称为内建方法。

• 内建方法（BIM）

    只有内建类型有内建方法，如下：

>>> type([].append)
<type ‘builtin_function_or_method‘>

    BIM和BIF两者享有相同的属性，只是不同的是，BIM的__self__属性指向一个Python对象，而BIF指向None：

>>> dir([].append)
[‘__call__‘, ‘__class__‘, ‘__cmp__‘, ‘__delattr__‘, ‘__doc__‘, ‘__eq__‘, ‘__format__‘, ‘__ge__‘, ‘__getattribute__‘, ‘__gt__‘, ‘__hash__‘, ‘__init__‘, ‘__le__‘, ‘__lt__‘, ‘__module__‘, ‘__name__‘, ‘__ne__‘, ‘__new__‘, ‘__reduce__‘, ‘__reduce_ex__‘, ‘__repr__‘, ‘__self__‘, ‘__setattr__‘, ‘__sizeof__‘, ‘__str__‘, ‘__subclasshook__‘]
>>> [].append.__self__
[]
>>> dir.__self__
>>> print [].append.__self__
[]
>>> print dir.__self__
None

• 用户定义的方法（UDM）

    所有的UDM都是相同的类型，即“实例方法”，无论该方法是否有绑定的实例：

>>> class C(object):
...     def foo(self):
...             pass
... 
>>> c = C()
>>> 
>>> type(C.foo)
<type ‘instancemethod‘>
>>> type(c.foo)
<type ‘instancemethod‘>

    只是访问对象本身会揭示该方法是否绑定：

>>> c.foo
<bound method C.foo of <__main__.C object at 0x7f37a3c45810>>
>>> C.foo
<unbound method C.foo>

（3）类

    调用类，其实就是创建一个实例对象。类有默认构造器，但是这个函数什么都不做，可以通过实现__init__()方法来自定义实例化过程。

（4）类的实例

    Python给类提供了名为__call__的特别方法，该方法允许程序创建可调用的对象（实例）。默认情况下没有实现该方法，因此实例是不可调用的。

    在定义类时覆盖__call__方法即可达到实例可调用的效果，这样，调用实例对象就等同于调用__call__()方法，参数的设置跟类的构造器原理是一样的：

>>> class C(object):
...   def __call__(self, *args):
...     print "I‘m callable! Called with args:\n", args
... 
>>> c = C()
>>> c
<__main__.C object at 0x7f37a3c2d090>
>>> callable(c)    # 实例是可调用的
True
>>> c()    # 调用实例
I‘m callable! Called with args:
()
>>> c(3)    # 传入参数
I‘m callable! Called with args:
(3,)
>>> c(3, ‘no more , no less‘)
I‘m callable! Called with args:
(3, ‘no more , no less‘)
>>> 
>>> c.__call__(3)    # 与c(3)的调用原理是一样的
I‘m callable! Called with args:
(3,)
>>> c.__call__(3, ‘no more, no less‘)
I‘m callable! Called with args:
(3, ‘no more, no less‘)

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2.代码对象

    每个可调用物的核心都是代码对象，由语句、赋值、表达式和其他可调用物组成。查看一个模块意味着观察一个较大的、包含了模块中所有代码的对象。然后代码可以分成语句、赋值、表达式，以及可调用物。可调用物又可以递归分解到下一层，那儿有自己的代码对象。

    一般来说，代码对象可以作为函数或者方法调用的一部分来执行（比如语句或赋值等），也可用exec语句或内建函数eval()来执行。从整体上看，一个Python模块的代码对象是构成该模块的全部代码。

    如果要执行Python代码，那么该代码必须先要转换成字节编译的代码（又称字节码）。这才是真正的代码对象。然而，它们不包含任何关于它们执行环境的信息，这便是可调用物存在的原因，它被用来包装一个代码对象并提供额外的信息（如属性等相关信息）。

    函数对象仅是代码对象的包装，方法则是给函数对象的包装，只是不同于单纯的代码对象，它们还提供了一些额外的信息。当研究到最底层，便会发现这是一个代码对象。

    在函数对象中，有一个func_code属性，其实就是指代码对象：

>>> def foo(): pass
... 
>>> foo.func_code
<code object foo at 0x7f37a5daceb0, file "<stdin>", line 1>

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