Python学习日志-03

（3）如何运行程序

交互提示模式下编写代码：

最简单的运行Python程序的办法就是在Python交互命令行中输入这些程序。在cmd中输入python，不需要任何参数就可以进入Python交互命令行

交互地运行代码：

在交互模式下工作，想输入多少Python命令就输入多少；每一个命令在输入回车后都会立即运行。此外，由于交互式对话自动打印输入表达式的结果，在这个提示模式下，往往不需要每次都刻意地输入“print”

解释器在每行代码输入完成后，也就是按下回车后立即执行。

为什么使用交互提示模式：

实验：代码是立即执行的，且不会带来任何的破坏。要进行真正的破坏，例如删除文件并运行shell命令，你必须尝试显式地导入模块。直接的Python代码总是可以安全运行的。
测试：测试已经写入到文件中的代码的好地方。

使用交互提示模式的注意事项：

只能够输入Python命令：不要输入系统的命令，有一些方法可以在Python代码中使用系统命令，但并不像简单的输入命令那么的直接。
在文件中打印语句是必须的
在交互提示模式下不需要缩进
留意提示符的变换和复合语句
在交互提示模式中，用一个空行结束复合语句
交互模式一次运行一条语句

系统命令行和文件：

尽管交互命令行对于实验和测试来说都很好，但是它也有一个很大的缺点：Python一旦执行了输入的程序之后，它们就消失了。在交互模式下输入的代码是不会保存在一个文件中的，所以为了能够重新运行，不得不从头开始输入。

为了能够永久的保存程序，需要在文件中写入代码，这样的文件通常叫做模块。模块就是一个包含了Python语句的简单文本文件。一旦编写完成，可以让Python解释器多次运行这样的文件中的语句，并且可以以多种方式去运行：通过系统命令行，通过点击图标，通过在IDLE用户界面中选择等方式。无论它是如何运行的，每一次当你运行模块文件时，Python都会从头至尾地执行模块文件中的每一条代码。

这一部分的属于可能会有些变化。例如，模块文件常常作为Python写成的程序。也就是说，一个程序是由一系列预编写好的语句构成，保存在文件中，从而可以反复执行。可以直接运行的模块文件往往也叫做脚本（一个顶层程序文件的非正式说法）。有些人将“模块”这个说法应用于被另一个文件所导入的文件（之后会解释“顶层”和“导入”的含义）。

下面几部分内容将探索如何运行输入至模块文件的代码。这一节将会介绍如何以最基本的方法运行文件：通过在系统提示模式下的Python命令行，列出它们的名字。

第一段脚本：

import sys
print(sys.platform)
print(2 ** 100)
x =  'Spam!'
print(x * 8)

导入一个Python模块（附加工具的库），以获取系统平台的名称。
运行3个print函数调用，以显示脚本的结果。
使用一个名为x的变量，在创建的时候对其赋值，保存一个字符串对象。
应用下一章开始学习的各种对象操作

sys.platfrom只是一个字符串，它表示我们所工作的计算机的类型，它位于名为sys的标准Python模块中，我们必须导入以加载该模块。

我们已经把这段代码输入到一个文件中，而不是输入到交互提示模式中。在这个过程中，我们已经编写了一个功能完整的Python脚本。

对于所有的顶层文件，也应该直接叫做脚本，但是，要导入到客户端的代码的文件必须用.py后缀。

使用命令行运行文件

一旦已经保存了这个文本文件，可以将其完整的文件名作为一条Python命令的第一个参数，在系统shell提示中输入，从而要求Python来运行它：

由于这种方法使用shell命令行来启动Python程序，所有常用的shell语法都适用。例如，可以使用特定的shell语法，把一个Python脚本的输出定向到一个文件中，从而保存起来以备以后使用或查看：

在这个例子里，前面的运行中的4个输出行都存储到了水仙花.txt，(ps.如果不存在这个文件的话会自动创建一个再将输入导入进去)而不是显示出来。这通常叫做流重定向（stream　redirection），它用于文本的输入和输出，而且在Ｗindows和类似UNIX的系统上都可以使用。它几乎和Python不相干（Python只是支持它而已），因此，这里略过有关shell重定向语法的细节。

使用命令行和文件的新手陷阱：

注意Windows上的默认扩展名
在系统提示模式下使用文件扩展名，但是在导入时别使用文件扩展名。
在文件中使用print语句

模块导入和重载：

到现在为止，本书已经讲到了“导入模块”，而实际上没有介绍这个名词的意义。我们将会在第五部分深入学习模块和较大的程序架构，但是由于导入同时也是一种启动程序的方法，为了能够入门，这一节将会介绍一些模块的基础知识。

用简单的术语来讲，每一个以扩展名py结尾的Python源代码文件都是一个模块。其他的文件可以通过导入一个模块读取这个模块的内容。导入从本质上来讲，就是载入另一个文件，并能够读取那个文件的内容。一个模块的内容通过这样的属性（这个术语我们将在下一节定义）能够被外部世界使用。

这种基于模块的方式使模块变成了Python程序架构的一个核心概念。更大的程序往往以多个模块文件的形式出现，并且导入了其他模块文件的工具。其中的一个模块文件设计成主文件，或叫做顶层文件（就是那个启动后能运行整个程序的文件）。

本章最关心的是被载入文件通过导入操作最终可运行代码。导入文件是另一种运行文件的方法。

例如，创建一个交互对话，通过简单的import来实现运行之前的水仙花数.py

默认情况下，会在每次会话的第一次运行。在第一次导入之后，其他导入都不会再工作，甚至在另一个窗口中改变并保存了模块的源代码文件也不行。

这是有意设计的结果，导入是一个开销很大的操作，以至于每个文件，每个程序运行不能够重复多余一次。当学习到第21章时会了解，导入必须找到文件，将其编译成字节码，并且运行代码。

但是如果真的想要Python在同一次会话中再次运行文件（不停止和重新启动会话），需要调用importlib标准库模块中可用的reload函数：

这里的from语句直接从一个模块中复制出一个名字。reload函数载入并运行文件最新版本的代码，如果已经在另一个窗口中修改并保存了它，那将反映出修改变化。这允许你在当前交互会话的过程中编辑并改进代码。

reload函数希望获得的参数是一个已经加载了模块对象的名称，所以如果在重载之前，请确保已经成功地导入了这个模块。值得注意的是，reload函数在模块对象的名称前还需要括号，import则不需要。reload是一个被调用的函数，而import是一个语句。

最后一行输出是reload调用后的返回值的打印显示，reload函数的返回值是一个Python模块对象。

模块的显要特性：属性

导入和重载提供了一种自然的程序启动的选择，因为导入操作将会是最后一步执行文件。从更宏观的角度来看，模块扮演了一个工具库的角色。从一般意义上来说，模块往往就是变量名的封装，被认作是命名空间。在一个包中的变量名就是所谓的属性：也就是说，属性就是绑定在特定对象上的变量名。

在典型的应用中，导入者得到了模块文件中在顶层所定义的所有变量名。这些变量名通过被赋值给通过模块函数、类、变量以及其他被导出的工具。这些往往都会在其他文件或程序中使用。表面上看，一个模块文件的变量名可以通过两个Python语句读取------import和from，以及reload调用。

创建一个单行的Python模块文件，内容如下：

title = "The Meaning of Life"

当文件导入时，它的代码运行并生成了模块的属性，这个赋值语句创建了一个名为title的模块的属性。

可以通过两种不同的办法从其他组件获得该模块的title属性：

import语句将这个模块整体载入，并使用模块后跟一个属性名来获取它：
```
>>> print(myfile.title)
The Meaning of Life
```
一般来说，这里的点号表达式代表了object.attribute的语法，可以从任何的object中取出其任意的属性，并且这是Python代码中的一个常用操作。在这里，我们已经使用了它去获取在模块myfile中的一个字符串变量title，即myfile.title。
作为替代方案，可以通过这样的语句从模块文件中获得（实际上是复制）变量名：
```
$ python
>>> from myfile import
>>> print(title)
The Meaning of Life
```

就像今后看到的更多细节一样，from和import很相似，只不过增加了对载入组件的变量名的额外的赋值。从技术上讲，from复制了模块的属性，以便属性能够成为接受者的直接变量。因此，能够直接以title（一个变量）引用导入字符串而不是myfile.title(一个属性引用)。

无论使用的是import还是from去执行导入操作，模块文件myfile.py的语句都会执行，并且导入的组件（对应这里是交互提示模式）在顶层文件中得到了变量名的读取权。也许在这个简单的例子中只有一个变量名，但是如果开始在模块中定义对象，例如，函数和类时，这个概念将会很有用。这样一些对象就变成了可重用的组件，可以通过变量名被一个或多个客户端模块读取。

在实际应用中，模块文件往往定义了一个以上的可被外部文件使用的变量名。下面这个例子中定义了三个变量名：

a = 'dead'
b = 'parrot'
c = 'sketch'
print(a, b, c)

文件treenames.py，给三个变量赋值，并对外部世界生成了三个属性。这个文件并且在一个print语句中使用它自由的三个变量，就像在将其作为顶层文件运行时看到的结果一样：

$ python threenames.py
dead parrot sketch

所有的这个文件的代码运行起来就和第一次从其他地方导入（无论是通过import或者from）后一样，这个文件的客户端通过import得到了具有属性的模块，而客户端使用from时，则会获得文件变量名的复本。

$ python
>>> import threenames
dead parrot sketch
>>>
>>> threenames.b, threenames.c
('parrot', 'sketch')
>>>
>>> fron threenames import a, b, c
>>> b, c
('parrot', 'sketch')

一旦你开始就像这里一样在模块文件编写多个变量名，内置的dir函数开始发挥作用了。你可以使用它来获得模块内部的可用的变量名的列表。下面代码返回了一个Python字符串列表：

进行调用后，它将返回这个模块内部的所有属性。其中返回的一些变量名是“免费”获得的：一些以双下划线开头并结尾的变量名；这些通常都是由Python预定义的内置变量名，对于解释器来说有特定的意义。那些通过代码赋值而定义的变量（a, b, c）在dir结果的最后显示。

模块和命名空间：

模块导入是一种运行代码文件的方法，但是就像稍后我们即将在本书中讨论的那样，模块同样是Python程序最大的程序结构。

一般来说，Python程序往往由多个模块文件构成，通过import语句连接在一起。每个模块文件是一个独立完备的变量包，即一个命名空间。一个模块文件不能看到其他文件定义的变量名，除非它显式地导入了那个文件，所以模块文件在代码文件中起到了最小化命名冲突的作用。因为每个文件都是一个独立完备的命名空间，即使在它们拼写相同的情况下，一个文件的变量名是不会与另一个文件中的变量冲突的。

实际上，就像你将看到的那样，正是由于模块将变量封装为不同部分，Python具有了能够避免命名冲突的优点。模块是一个不需要重复输入而可以反复运行代码的方法。

import和reload的使用注意事项

避免使用import和reload启动程序。import和reload是Python类中的一种常用测试技术。

使用exec运行模块文件

更多的方法运行模块文件中保存的代码。例如，exec(open('module.py').read())内置函数调用，是从交互提示模式启动文件而不必导入以及随后的重载的一种方法。每次exec都运行文件的最新版本，而不需要随后的重载（script1.py保留我们在前面小姐中一次重载它之后的样子）：

exec调用有着类似于import的效果，但是，它从技术上不会导入模板，默认情况下，每次以这种方式调用exec的时候，它都重新运行文件，就好像我们把文件粘贴到了调用exec的地方。因此，exec不需要在文件修改后进行模块重载，它忽略了常略的模块导入逻辑。

缺点是，由于exec的工作机制就好像在调用它的地方粘贴了代码一样，和前面提到的from一样，对于当前正在使用的变量有潜在的默认覆盖的可能。例如，我们的script1.py赋给了一个名为x的变量。如果这个名字已经在exec调用的地方使用了，那么这个名称的值将被覆盖。

>>> x = 999
>>> exec(open('script1.py').read())
>>> x
'Spam!'

相反，基本的import语句每个进程只运行文件一次，并且它会把文件生成一个单独的模块名称空间中，以便它的赋值不会改变你的作用域中的变量。为模块名称空间分割所付出的代价是，在修改之后需要重载。

IDLE用户界面：

IDLE提供了做Python开发的用户图形界面（GUI），而且它是Python系统的一个标准并免费的部分。它往往被认为是一个集成开发环境（IDE）,因为它在一个单独的界面中绑定了很多开发任务。

简而言之，IDLE是一个能够编辑、运行、浏览和调试Python程序的GUI，所有都能够在单独的界面实现。此外，由于IDLE是使用Tkinter GUI工具包开发的Python程序，可以在几乎任务Python平台上运行。对于很多人来说，IDLE代表了一种简单易用的命令行输入的替代方案，并且比点击图标出问题的可能性更小。

其他启动选项：

到现在为止，我们已经看到了如何运行代码交互地输入，以及如何以各种不同的方式启动保存在文件中的代码：在系统命令行中运行、import和exec、使用IDLE这样的GUI等。这基本上包括了本书中提到的所有情况。然而，还有运行Python代码的其他方法，其中大多数都有专门或有限的用途。下一小节我们将简要介绍这些方法。

嵌入式调用：

在一些特定的领域，Python代码也许会在一个封闭的系统中运行。在这样的情况下，我们说Python程序被嵌入在其他程序中运行。在这样的情况下，我们说Python程序被嵌入在其他程序中运行。Python代码可以保存到一个文本文件中、存储在数据库中、从一个HTML页面获取、从XML文件解析等。但是从执行的角度来看，另一个系统（而不是你）会告诉Python去运行你创建的代码。

这样的嵌入执行模式一般用来支持终端用户定制的。例如，一个游戏程序，也许允许用户进行游戏定制（及时地在策略点存取Python代码）。用户可以提供或修改Python代码来定制这种系统。由于Python代码是解释性的，不必重新编译整个系统以融入修改。

冻结二进制的可执行性：

如前一章所介绍的那样，冻结二进制的可执行性是集成了程序的字节码以及Python解释器为一个单个的可执行程序的包。通过这种方式，Python程序可以像其他启动的任何可执行程序一样（图标点击、命令行等）被启动。尽管这个选择对于产品的发售相当适合，但它并不是一个在程序开发阶段适宜使用的选择。一般是在发售前进行封装（在开发完成之后）。看上一章了解这种选择的更多信息。

本章习题：

怎样才能开始一个交互式解释器的会话？

命令行内输入python即可进入交互式解释器的会话
你应该在哪里输入系统命令行来启动一个脚本文件？

系统终端，例如Windows的命令行窗口
指出运行保存在一个脚本文件中的代码的四种或更多的方法

系统终端，鼠标点击，导入和重载（reload）、exec内置函数
指出在Windows下点击文件图标运行脚本的两个缺点

打印后退出的脚本会导致输出文件马上消失

错误信息会在查看其内容前关闭
列举2个使用IDLE的潜在的缺点

IDLE在运行某种程序时会失去响应------特别是使用多线程的GUI程序

IDLE有一些方便的特性在你一旦离开IDLE GUI时会伤害你，例如在IDLE中一份脚本的变量是自动导入到交互的作用域的，而通常Python不是这样。
什么是命名空间，它和模块文件有什么关联？

命名空间就是变量（也就是变量名）的封装。它在Python中以一个带有属性的对象的形式出现。每个模块文件自动成为一个命名空间：也就是说，一个对变量的封装，这些变量对应了顶层文件的赋值。命名空间可以避免在Python程序中的命名冲突------因为每个模块文件都是独立完备的命名空间，文件必须明确地导入其他的文件，才能使用这些文件的变量名。