【Python学习】python学习手册--第三章 如何运行程序

交互式运行程序

在计算机上，最简单运行Python程序的方法就是直接调用Python程序，与Python交互式运行程序，即输入一句命令，马上返回结果，类似于unix里面的执行命令。

liximin@ubuntu:~$ python3
Python 3.5.2 (default, Nov 23 2017, 16:37:01) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print("Hello World")
Hello World
>>> 

交互模式下，每一句输入的命令都会立即运行，并且会自动将输入语句的结果打印出来。可以执行ctrl-D或关闭窗口来结束Python程序。
交互模式主要有以下几个作用：

• 实验：在交互模式下，所有语句都是立即输出结果，这样的环境就给程序员一个绝佳的实验环境。不会对计算机上的其他程序造成任何影响。
• 测试：在开发过程中，交互模式下也是一个测试语句的绝佳环境。对于拿不准的语句，可以在交互模式下调试，以输出自己想要的结果。

交互模式下常见的一些问题总结如下：

• 交互模式下只能运行Python语句。
• 在Python文件中，打印语句print是必需的。交互模式下，Python语句是直接输出结果，这跟文件中的程序很不一样，Python程序在需要输出结果时，必须使用打印语句(print)。
• 交互模式下不需要缩进：在确定没有任何嵌套语句的情况下，Python语句都从第一列开始写起。每一行开头有空格，会产生错误的信息。
• 留意交互模式下，提示符的变化和复合语句。在输入复合语句时，你会注意到，Python程序上的提示符会发生变化。

>>> for i in range(5):
...    print(i) #注意这里提示，每行开头的提示符发生了变化
...         #需要多输入一个回车，以结束符合语句。这是交互模式下的特性，在文件中不是必需的。
0
1
2
3
4

• 交互模型下，一次运行一条语句。在运行完成一条语句之后才能输入下一条语句。

系统命令行和文件

交互模式下，运行后的命令无法保存。需要执行大量程序时，我们最好把他们保存在.py文件中，再执行Python文件。一个Python程序（.py文件）通常叫做模块。模块是包含了Python程序的简单文本文件。一旦编写完成，可以让Python解释器多次运行。一个Python程序是有很多Python命令组成的（就像Linux中的shell一样）。

• 保存文件时，主要将Python程序默认保存为.py的扩展名。尤其是在window系统下，默认情况下，是将文件扩展名隐藏了。

• 在运行Python程序时，需要更上.py扩展名。而在Python程序里导入模块时，就不需要跟扩展名。

  • 运行modul模块：python modul.py
  • 在Python中导入modul模块： import modul

• 在python文件中需要输出某个结果时，需要使用打印语句（print），这也是Python文件运行和交互模式下运行，最主要的特征。

Unix可执行脚本(#!)

如果Python在UNIX类系统上运行，就可以视其为可执行程序，它主要有两个特征：

• 它们的第一行是特定的（与shell脚本一样，以#!开头），第一行标注了Python解释器的位置。
• Python文件都必须要拥有可执行权限。

在UNIX类系统上，避免硬编码Python解释器的路径，我们可以使用env命令：
#! /user/bin/env python
这样编写的好处是通过env程序来查找Python解释器的位置。提供程序的可移植性，不用在更换计算机环境时重新修改。当然这是在env程序在任何系统位置不变的情况下， 如果env程序在不同位置，那么可移植性就无从谈起了。

还有一些情况是在windows环境下直接双击py文件直接运行的，这时程序会像一个处理程序一样，对话框一闪而过。应对这种情况，可以在程序的最末尾加入内置函数input()，这样窗口会在敲下回车之后消失。直接双击文件运行最好是在调试好程序之后，否则一些运行错误会一闪而过，最后停止，你也不知道程序执行是否正确。

版本差异提示，2.6或者更早的版本使用raw_input()函数，在3.0版本中是使用input()函数。

模块导入和重载

之前讲过，一个python程序文件就可以成为一个模块，其它文件都能够导入这个模块的内容，导入从本质上讲就是载入另一个文件中的内容。模块的组织方式成了Python一个特点，一些很大的程序往往都是以多个模块出现，并且运用了许多外部的模块。真正需要用来执行，启动后能够运行整个程序的文件成为主文件，有时候也叫做顶层文件。

在第一次导入某个模块之后，再次执行导入操作，就不会再由任何效果。

print("import modul successfully.")   #importmodul.py 文件中的内容

导入modul效果：

Python 3.5.2 (default, Nov 23 2017, 16:37:01) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import importmodul #第一次导入会执行文件，产生效果
import modul successfully.
>>> import importmodul  # 后面再执行导入操作，就不会有效果
>>> 

Python这么做的原因就是因为导入也是一个比较消耗资源的操作，在执行导入时，Python文件会编译成为字节码，并且运行代码。在其他终端修改了同样的文件代码再执行import也是没有效果的。
如果真的需要在同一个文件或者会话中，多次导入同一个模块，可以调用imp标准库模块中的reload函数

>>> import imp
>>> import importmodul
import modul successfully.
>>> import importmodul      # 直接使用import将不会有作用
>>> imp.reload(importmodul) # 使用reload函数重新导入
import modul successfully.
<module 'importmodul' from '/home/liximin/Learn/importmodul.py'>       
# 这一行显示，reload函数返回的是导入模块的对象
>>> 

reload函数参数是一个已经加载过的模块对象的名称，所以在执行reload重载之前，请确保你重载的模块在之前被导入过。

在Python3.0版本中，reload函数放入imp模块中，需要导入才能使用。但是在2.6之前的版本，reload作为Python的内置函数，可以直接使用，不需要导入。

模块的“属性”

从宏观的角度来看，模块扮演了工具库的一个角色。模块往往是变量名的封装，被认为是命名空间，模块中的变量名就是所谓的属性，属性就是绑定在特定对象上的变量名。
在应用中，导入模块后会得到模块在外层定义的所有变量名。

liximin@ubuntu:~/Learn$ cat Attribute.py 
Focus="Learning need Focus"
liximin@ubuntu:~/Learn$ python3
Python 3.5.2 (default, Nov 23 2017, 16:37:01) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>> import Attribute
>>> Attribute.Focus                 #这里需要跟上模块名以确定程序的命名空间
'Learning need Focus'
>>> Focus                           #如果直接使用，就会报错，提示没有定义
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'Focus' is not defined
>>> from Attribute import Focus     #通过from方式，可以直接使用Focus变量。
>>> Focus                            
'Learning need Focus' 
>>> 

from与import很相似，from只不过增加了对载入组件属性的额外复制，会获得导入变量名的副本，从技术上讲，from复制了模块的属性，并且将它赋值给接受者的直接变量，所以通过from来的属性，不需加上命名空间，而是可以直接使用。无论使用的是import还是from语句，模块的代码都会被执行，并且在文件的顶层上，获得导入模块的读取权。
导入模块后，可以使用dir函数，来看模块中能使用的变量名的列表。

>>> import Attribute       
>>> dir(Attribute)
['Focus', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__'] 
>>> 

上面的变量名列表中，可以看到一些额外的以双下划线开头并结尾的变量名，这些变量名都是Python预定义的内置变量名，它们对于解释器来说有特殊的含义。

模块和命名空间

一般来说，Python程序都是由很多模块(Python文件)组合而成，每一个模块就像一个包，即命名空间，它们装有自己的变量名，每一个模块都是独立的命名空间，它们用来解决变量的命名冲突。

在使用from时，要理解到它相当于在接受者的空间内新建了一个变量名称，这样可能会导致相同命名空间下，相同变量名的覆盖。如果使用时注意到这一点，from的导入会将变量名变得更短，让编程更简洁。

import和from注意事项

import和from只是用于导入和重载模块的，它有执行python程序的效果，但是完全不能够用来执行python程序。同时reload是不可传递的，它不能够重载模块中需要导入的其它任何模块。有时还必须有多个reload。
可运行模块的exec函数

>>> open('Attribute.py').read()
'Focus="Learning need Focus"\n' 
>>> exec(open('Attribute.py').read()) #效果就像将代码复制到它的位置，将它执行一下。
>>> Focus
'Learning need Focus'
>>>