Python学习笔记14：Python执行环境

1、可调用对象
许多Python对象都是可调用的，即任何能通过函数操作符“()”来调用的对象。Python有4种可调用对象：函数、方法、类以及一些类实例，这些对象的任何引用或者别名都是可调用的。
（1）函数（3种函数）
①内建函数（BIF,built-in function）
由C/C++写的，编译过后放入Python解释器，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。
内建函数的属性包括：

• bif.__doc__ 文档字符串（或None）
• bif.__name__ 字符串类型的函数名字
• bif.__self__ 设置为None（保留给内建方法）
• bif.__module__ 存放bif定义的模块名字（或None）

②用户定义的函数（UDF，user-defined function）
用Python书写，定义在模块的最高级，作为全局名称空间的一部分装载进系统。函数也可以在其他的函数体内定义。
UDF也有许多属性，最常见的属性有：

• udf.__doc__ 文档字符串（也可以用udf.func_doc）
• udf.__name__ 字符串类型的函数名字（也可以用udf.func_name）
• udf.func_code 字节编译的代码对象
• udf.func_defaults 默认的参数元组
• udf.func_globals 全局名称空间字典，和从函数体内部调用globals(x)一样
• udf.func_dict 函数属性的名称空间
• udf.func_doc 见udf.__doc__
• udf.func_name 见udf.__name__
• udf.func_closure 包含了自由变量的引用的单元对象元组

③lambda表达式
用lambda关键字创建，不使用def语句创建。
用lambda关键字创建的函数对象没有命名，需要将其引用赋值给一个变量才可以被调用。
用lambda关键字创建的函数对象和用户自定义函数具有相同的属性。
（2）方法
①内建方法（BIM）
只有内建类型（BIT）才有内建方法。BIM和BIF调用type()具有相同的结果builtin_function_or_method。BIM和BIF两者都具有相同属性。不同之处在于BIM的__self__属性指向一个Python对象，而BIF指向None。
对于类和实例都可以以该对象为参数调用内建函数dir()来获得它们的数据和方法属性。
②用户定义的方法（UDM）
包含在类定义之中，仅有定义它们的类可以使用。
UDM与类对象是关联的（非绑定方法），但是只能通过类的实例来调用（绑定方法）。
无论UDM是否绑定，所有的UDM都是相同的类型–“实例方法”。
UDM包含的常用属性有：

• udm.__doc__ 文档字符串（与udm.im_func.__doc__相同）
• udm.__name__ 字符串类型的方法名字（与udm.im_func.__name__相同）
• udm.__module__ 定义udm的模块的名字（或None）
• udm.im_class 方法相关联的类（对于绑定的方法；如果是非绑定，那么为要求udm的类）
• udm.im_func 方法的函数对象
• udm.im_self 如果绑定的话为相关联的实例，如果非绑定为None

（3）类
“调用”类的结果便是创建了类实例。程序员可以通过实现__init__()方法来自定义实例化过程。调用类时，传入的参数都会交给__init__()方法。
（4）类的实例
Python给类提供了特殊方法__call__()，允许程序员创建可调用的对象（实例）。
默认情况下，该方法没有实现，所以大多数实例是不可调用的。在类定义中覆盖该方法，类的实例就成为可调用对象了。

class C(object):
    def __call__(self,*args):
        ....
>>>c=C()
>>>c() #调用实例

调用这样的实例对象等同于调用__call__()方法。任何实例调用中给出的参数都会传入到__call__()方法中。
c()与c.__call__(c)的效果相同，c(arg)与c.__call__(c,arg)一样，这里c也作为参数出现，是因为实例将作为每次方法调用的第一个参数。

2、代码对象
可调用物由代码对象构成。
代码对象包括语句、赋值、表达式和其他可调用物组成。
代码对象可以作为函数或者方法调用的一部分来执行，也可用exec语句或内建函数eval()来执行。代码对象转换成字节码，然后包含执行环境（可调用物），便可以执行了。

3、可执行的对象声明和内建函数
（1）callable()
布尔函数，确定一个对象是否可以通过函数操作符（()）来调用。
（2）compile()
允许在运行时刻迅速生成代码对象，然后调用exec语句或内建函数eval()来执行它们。exec语句和eval()内建函数都可以执行字符串形式的代码。compile()函数提供一次性字节代码预编译。

compile(string,file,type)

string表示要编译的Python代码，必须。
file表示存放代码对象的文件的名字（字符串类型），虽然必须，但是通常被置为空。
type表示代码对象的类型，有三个可能值：

• eval’:可求值的表达式（与eval()一起使用）
• ‘single’:单一可执行语句（与exec一起使用）
• ‘exec’:可执行语句组（与exec一起使用）

（3）eval()
对表达式求值，可以是字符串或内建函数compile()创建的预编译代码对象。

eval(obj,globals=globals(),locals=locals())

obj 是字符串或是已编译为代码对象的表达式，globals必须是字典，locals可以是任意的映射对象。
（4）exec语句
exec语句执行代码对象或字符串形式的Python代码。exec语句还可以接受有效的Python文件对象。一旦执行完毕，继续对exec的调用就会失败，因为第一次执行时，exec已经从文件中读取了全部的数据且停留在文件的末尾，可以使用file对象的tell()方法来告诉我们处于文件的何处，同时使用os.path.getsiae()来告诉我们文件的大小，就可以确认是否到达了文件的末尾。可以调用file对象的seek()方法到文件的开头再次调用exec。

exec obj

（5）input()
它是eval()和raw_input()的组合，等价于eval(raw_input())。将用户输入作为Python表达式进行求值。input()方法返回一个Python对象。

4、执行其他（Python）程序
（1）导入
第一次导入模块会执行模块最高级的代码。
Python解释器通过检测__name__来确定是否要调用脚本，比如”if __name__==’__main__’”，若相等的话，脚本会执行main内代码，否则只是打算导入这个脚本。
（2）execfile()

execfile(filename,globals=globals(),locals=locals())

语法类似于eval()函数，globals和locals都是可选的，如果不提供globals和locals，默认为执行环境的名称空间；如果只提供globals，locals默认和globals相同。
方法1：

f=open(filename,'r')
exec f 
f.close()

<=>
方法2:

execfile(filename)

方法1仅可以在现有的执行环境下运行，方法2可以在指定的全局和局部的名称空间执行。
（3）将模块作为脚本执行（2.4）
①从shell或DOS提示符直接把模块作为脚本来执行

$ myScript.py #从工作目录调用脚本

or

$ python myScript.py 

②如果模块是标准库的一部分，安装在site-packages里，或者仅仅是包里面的模块，需要提供完整路径或借助于Python的导入机制来工作。

$ python -c "import CGIHTTPServer;CGIHTTPServer.test()" #让Python导入机制工作

or

$ python /usr/local/lib/python2x/CGIHTTPServer.py #完整路径名

or

$ python -m CGIHTTPServer #能在类库中执行作为脚本的模块而不是作为导入

5、执行其他（非Python）程序
其他的非Python程序包括：二进制可执行文件，其他的shell脚本等。
执行其他的非Python程序需要满足的条件：一个有效的执行环境，如允许文件访问和执行，脚本文件必须能访问它们的解释器，二进制必须是可访问的。
（1）os.system()
接受字符串形式的系统命令并执行它。
执行命令时，Python运行被挂起，命令执行完，将以system()的返回值形式给出退出状态，Python继续执行。
system()通常和不会产生输出的命令一起使用，如压缩或转换文件的程序，挂载磁盘到系统的程序，返回值0表示成功，非0表示其他类型的错误。
（2）os.popen()
popen()函数是文件对象和system()函数的结合。

>>>f=os.popen('uname -a')
>>>data=f.readline()
>>>f.close()
>>>print data

popen()的工作方式和system()相同，但可以通过指向程序的单向连接，像访问文件一样访问程序。popen()返回一个类文件对象。
（3）os.fork(),os.exec*(),os.wait*()
os.fork()创建一个和父进程并行的子进程（通常来说和exec*()一起使用）；返回两次…一次给父进程一次给子进程
os.exec*()函数装载文件或者命令，并用参数列表来执行它。
（4）os.spawn*()
（5）subprocess模块

**6、结束执行
（1）sys.exit()和SystemExit异常**
sys.exit()立即退出程序并返回调用程序。当调用sys.exit()时，就会引发SystemExit异常。SystemExit异常是唯一不看作错误的异常，仅仅表示要退出Python的愿望。sys.exit()经常用在命令调用的中途发现错误之后。
（2）sys.exitfunc()
当调用了exit()函数并在解释器退出之前，就会用到这个函数，该函数默认是不可用的，你可以改写它以提供额外的功能。
（3）os._exit()函数
os._exit()函数与sys.exit()和sys.exitfunc()相反，根本不执行任何清理便立即退出Python。
os._exit(status) 状态参数status是必需的。通过sys.exit()退出是解释器的首选方法。
（4）os.kill()函数
kill()函数模拟传统的unix函数发送信号给进程，参数为进程标识符（PID）和信号，信号常见的有SIGINT,SIGQUIT,SIGKILL等。

7、各种操作系统接口
除非标明适用于Windows环境，否则只适用于POSIX系统。

• uname() 获得系统信息（主机名、操作系统版本、补丁级别、系统结构等）
• getuid()/setuid(uid) 获取/设置现在进程的真正的用户ID
• getpid()/getppid() 获取真正的现在/父进程ID（PID）（Win32）
• getgid()/setgid(gid) 获取/设置现在进程的群组ID
• getsid()/setsid() 获取会话ID（SID）或创建和返回新的SID
• umask(mask) 设置现在的数字umask，同时返回先前的那个（mask用于文件许可）（Win32）
• getenv(ev)/putenv(ev,value),environ获取和设置环境变量ev的值；
• os.environ属性是描述当前所有环境变量的字典（Win32）
• geteuid()/seteuid() 获取/设置当前进程的有效用户ID（UID）
• getegid()/setegid() 获取/设置当前进程的有效组ID（GID）
• getpgid(pid)/setpgid(pid,pgrp) 获取/设置PID进程的GID；对于get，如果pid为0，便返回现在进程的GID
• getlogin() 返回运行现在进程的用户登录
• times() 返回各种进程时期的元组（Win32）
• strerror(code) 返回和错误代码对应的错误信息（Win32）
• getloadavg()(2.3) 返回代表在过去1,5,15分钟内的系统平均负载值的元组

8、相关模块

• atexit（2.0） 注册当Python解释器退出时的执行句柄
• popen2 提供额外的在os.popen之上的功能；提供通过标准文件和其他的进程交互的能力
• commands 提供额外的在os.sysytem之上的功能；把所有的程序输出保存在返回的字符串中（与输出到屏幕的相反）
• getopt 在这样的应用程序中的处理选项和命令行参数
• site 处理site-specific模块或包
• platform（2.3） 底层平台和架构的属性
• subprocess（2.4）管理（计划替代旧的函数和模块，比如os.system()、os.spawn*()、os.popen*()、popen2.和commands.）