Python語法速查： 15. 解釋器與執行環境-有解無憂

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本篇索引

（1）Python解釋器

（2）Python互動式會話

（3）運行Python程式

（4）解釋器內置型別

（1）Python解釋器

● 基本用法

Python解釋器可以在命令列模式下運行，以下是運行語法：

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

若指定filename，則Python解釋器將打開指定檔案并執行其陳述句，直到檔案結束標志；若filename未指定，則進入“互動式會話”，

-c cmd選項可用于以命令列選項形式執行短程式，如：python -c "print('hello')"

args引數將通過sys.args傳遞給程式，程式中可讀出這些引數，

以下是常用 [options] 選項

選項	說明
-B	阻止在匯入時創建 .pyc 或 .pyo 檔案
-E	忽略環境變數
-h	列印所有可用命令列選項的串列
-i	在程式執行后進入互動模式（對除錯很有用）
-m module	以腳本的形式運行庫模塊 module
-O	優化模式
-OO	優化模式，在創建 .pyo 檔案時洗掉檔案字串
-s	阻止將用戶站點目錄添加到 sys.path
-S	阻止包含 site 初始化模塊
-t	報告關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導致 TabError 例外
-u	未緩沖的二進制 stdout 和 stdin
-U	在Python2中，使所有字串字面量都以 Unicode 形式處理（Python3中無效）
-v	詳細模式，跟蹤匯入陳述句
-V	列印版本號并退出
-x	跳過源程式的第一行
-c cmd	以字串形式執行 cmd

● 環境變數

Python啟動時，會從作業系統中讀取一些環境變數（如果有），以下是一些常用的環境變數：

環境變數	說明
PYTHONPATH	以冒號分隔的模塊搜索路徑，在Windows上，還可以從 HKEY_LOCAL_MACHINE/Software/Python 的注冊表項讀取
PYTHONSTARTUP	在以互動方式啟動時執行的檔案
PYTHONHOME	Python的安裝位置
PYTHONINSPECT	相當于 -i 選項
PYTHONBUFFERED	相當于 -u 選項
PYTHONIOENCODING	針對 stdin, stdout, stderr 的編碼和錯誤處理，這是一個 encoding[:errors] 形式的字串，如：utf-8:ignore
PYTHONDONTWRITEBYTECODE	相當于 -B 選項
PYTHONOPTIMIZE	相當于 -O 選項
PYTHONNOUSERSITE	相當于 -s 選項
PYTHONVERBOSE	相當于 -v 選項
PYTHONUSERBASE	每個用戶站點包的根目錄
PYTHONCASEOK	指示對匯入所使用的模塊名稱使用不區分大小寫的匹配方式

（2）Python互動式會話

如果沒有給定程式名稱，并且Python解釋器的標準輸入為一個互動式終端，Python將在互動模式下啟動，在這種模式下，解釋器會執行PYTHONSTARTUP環境變數（如果有）中包含的腳本，該腳本將作為輸入程式的一部分執行（即無需使用 import 陳述句加載它），該腳本的第一項應用就是讀取用戶組態檔，如 .pythonrc，

可以修改sys.ps1和sys.ps2的值來更改提示符，

在互動模式下，最后一次運算的結果存盤在特殊變數_中，可以在互動模式中使用這個變數，如：

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

默認情況下，互動模式下運行的結果會在螢屏上全部列印出來，通過將變數sys.displayhook設為自定義函式，可以省略顯示運行結果，下面是一個例子，對于要顯示結果大于40個字符的結果，省略顯示其中的中間部分：

>>> 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）運行Python程式

● 啟動Python應用程式

在Linux環境下，有以下2個方法可以自動啟動Python解釋器來執行 .py 檔案，

方法一：通過chmod增加x屬性的方法

方法二：可在.py檔案頭部指定Python解釋器名稱，如： #!/usr/bin/python3

在Windows環境下，雙擊：.py, .pyw, .wpy, .pyc, .pyo 將自動啟動Python解釋器，通常，程式在控制臺視窗中運行，若使用了.pyw 后綴對它們進行了重命名，程式將靜默運行，如果要為解釋器提供選項，Python也可以從一個 .bat 檔案啟動，

● 程式終止

當出現以下情況時，程式將會終止：輸入程式中沒有可執行的其他陳述句時、出現未捕獲的 SystemExit 例外（由sys.exit()生成），解釋器收到SIGTERM或SIGHUP信號時，

程式退出時，解釋器減小當前已知命名控制元件中所有物件的參考計數（同時銷毀每個命名空間），如果一個物件的參考計數達到0，將銷毀該物件并呼叫其__del__()方法，但是若物件之間存在回圈參考，就可能在程式終止時不會呼叫這個物件的__del__()，所以這時需要顯式清除某些物件（比如已打開的檔案或網路套接字）；或者利用垃圾回收器來完成這個作業，

用戶可以撰寫一個終止函式并將其注冊到 atexit 模塊，用戶可以用法示例如下：

import atexit, gc

def cleanup():
    print('before program exit...')
    gc.collect()    # 呼叫垃圾回收器來完成清除作業
    
atexit.register(cleanup)

有時候希望不執行任何清除操作而終止程式執行，這可以同通過呼叫os._exit(status)來完成，該函式提供了針對底層 “exit()系統呼叫”的介面，呼叫該函式時，程式將立即終止，而且不會執行任何進一步的清除操作，

● site組態檔

（1）第三方站點目錄

一般Python的第三方模塊和包（比如通過 pip 安裝的包）會被安裝到 site-package 目錄下，這個目錄稱為第三方站點目錄，在第三方站點目錄中安裝的包，所有用戶都能使用，在Linux中，這個目錄一般在形如：/usr/local/lib/python3.7/site-package 的地方；在Windows中，這個目錄一般在形如：Python安裝目錄\Lib\site-packages 的地方，

當向第三方站點目錄安裝包時，如果該包已經存在于用戶站點目錄中，pip則會通知你該包已安裝，

（2）用戶站點目錄

用戶也可以安裝僅供自己使用的包（其他用戶不能使用），這可以在 pip 安裝（或setup.py安裝）時，通過引數 --user 實作，如：pip3 install --user numpy，在Linux中，這個目錄一般在形如：~/.local/lib/python3.7/site-package 的地方；在Windows中，這個目錄一般在形如：%APPDATA%\Python\Python37\site-packages 的地方，

（3）site模塊

當在程式中使用import陳述句時，Python會使用sys.path中指定的目錄來搜索模塊，而這個sys.path內容的初始化，是通過 site 模塊完成的，

Python解釋器啟動時，首先會匯入 site 模塊，它先匯入第三方站點目錄和用戶站點目錄，并將這些目錄添加到sys.path中，然后在這些目錄中搜索路徑組態檔（具有 .pth后綴的檔案），將這些配置中的路徑也一一添加到sys.path中（如果該路徑存在的話），

路徑組態檔中的每個目錄都必須在單獨一行列出，注釋和空行將被忽略，重復的專案僅添加一次，路徑組態檔中的每行可以是：目錄、zip檔案或 .egg 檔案，

用戶甚至還可以編輯 site.py 的原始碼，用于完成自己一些獨特的配置需求，這個檔案一般位于 /usr/lib64/python3.7/ 目錄下，

（4）解釋器內置型別

用戶一般很少需要直接操作解釋器內部使用的物件，但是Python也將它們暴露給用戶，如果是設計框架或工具構建可能會用到這些解釋器內部物件，

● 解釋器內置型別

型別名稱	說明
types.CodeType	位元組編譯代碼的型別
types.FrameType	執行幀的型別
types.GeneratorType	生成器物件的型別
types.TracebackType	例外的堆疊跟蹤的型別
slice	由擴展切片生成的型別
Ellipsis	在擴展切片中使用

● 代碼物件

代碼物件又叫位元組碼（bytecode），代表編譯過的可執行代碼，通常由內置的compile()函式回傳，一個代碼物件可以保存若干個函式，只是它們不系結到特定函式（即不保存命名空間相關的背景關系資訊），

代碼物件具有以下只讀屬性：

屬性	說明
c.co_name	函式名稱
c.co_argcount	位置引數個數（包括默認值）
c.co_nlocals	函式使用的區域變數個數
c.co_varnames	包含區域變數名稱的元組
c.co_cellvars	包含嵌套函式所參考的變數名稱的元組
c.co_freevars	包含嵌套函式所參考的自由變數名稱的元組
c.co_code	表示原始位元組碼的字串
c.co_consts	包含位元組碼所用字面量的元組
c.co_names	包含位元組碼所用名稱的元組
c.co_filename	被編譯代碼所在檔案的名稱
c.co_firstlineno	函式的首行行號
c.co_lnotab	字串編碼位元組碼相對于行號的偏移
c.co_stacksize	所需堆疊的大小（包括區域變數）
c.co_flags	包含解釋器標志的整數

● 幀物件

幀物件用于表示執行幀，多出現在跟蹤物件中，

幀物件具有以下屬性：

屬性	說明
以下為只讀屬性
f.f_back	上一個堆疊幀（對當前呼叫者而言）
f.f_code	正在執行的代碼物件
f.f_locals	區域變數的字典
f.f_globals	全域變數的字典
f.f_builtins	內置名稱的字典
f.f_lineno	行號
f.f_lasti	當前指令，這是f_code位元組碼字串的索引
以下為可修改屬性
f.f_trace	在每行源代碼起始處呼叫的函式

● 跟蹤物件

出現例外時就會創建跟蹤物件，它包含堆疊跟蹤資訊，進入例外處理程式后，可以使用sys.exc_info()函式來獲取堆疊跟蹤資訊，

跟蹤物件具有以下只讀屬性：

屬性	說明
t.tb_next	堆疊跟蹤的下一級（朝發生例外的執行幀方向深入）
t.tb_frame	當前級別的執行幀物件
t.tb_lineno	出現例外的行號
t.tb_lasti	當前級別中正在執行的指令

● 生成器物件

生成器物件即通過呼叫含有yield陳述句的函式創建的物件，生成器物件有2個用途，一是迭代器、二是容器，

生成器物件具有以下屬性：

屬性	說明
g.gi_code	生成器函式的代碼物件
g.gi_frame	生成器函式的執行幀
g.gi_running	顯示生成器函式目前是否正在運行的整數

●切片物件

切片物件用于表示在擴展切莫語法中指定的切片，如a[i:j:stride], a[i:j, n:m]等，使用內置的slice()函式也可以創建切片物件，

切片物件具有以下只讀屬性和方法：

屬性或方法	說明
s.start	切片的下邊界，如果省略則為None
s.stop	切片的上邊界，如果省略則為None
s.step	切片的步長，如果省略則為None
s.indices(length)	接收一個長度引數，回傳一個元組 (start, stop, stride)，用于表明如何將切片應用到指定長度的一個序列

●Ellipsis物件

用于索引查找[]中省略號是否存在，通過內置名稱Ellipsis可以訪問這種型別的物件，它沒有任何屬性，但并不是空（若對其應用判斷運算式，其值為True）， Python中沒有任何內置型別使用了Ellipsis，但如果要在自己創建的物件上的索引運算子[]中構造高級功能，就可以用到它，

下面的代碼說明了如何使用Ellipsis物件：

class Example(object):
    def __gettiem__(self, index):
        print(index)
        
e = Example()
e[3,...4]     # 內部呼叫形式為：e.__gettiem__((3,Ellipsis,4))

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