Dave Python 练习十六 -- 执行环境

#encoding=utf-8
###***************  执行环境  *********************

##************  Part 1: 可调用对象  *****************
#许多的python 对象都是我们所说的可调用的，即是任何能通过函数操作符“（）”来调用的对象。
#要调用可调用对象，函数操作符得紧跟在可调用对象之后。比方说，用“foo()”来调用函数"foo"。
#可调用对象可以通过函数式编程接口来进行调用，如apply(),filter(),map()。
#Python 有4 种可调用对象：函数，方法，类，以及一些类的实例。记住这些对象的任何引用或者别名都是可调用的。

#### 1.1  函数
#python 有3 种不同类型函数对象.

## 1.1.1 内建函数（BIFs)
#BIF 是用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）名字空间的
#一部分加载进系统。这些函数在_bulitin_模块里，并作为__builtins__模块导入到解释器中。

#内建函数属性
#BIF 属性          描述
#bif.__doc__       文档字符串（或None)
#bif.__name__      字符串类型的文档名字
#bif.__self__      设置为None（保留给built-in 方法）
#bif.__module__    存放bif 定义的模块名字(或None)

#可以用dir()列出函数的所有属性：
#print(dir(type))
#['__abstractmethods__', '__base__', '__bases__', '__basicsize__', '__call__', '__class__',
#'__delattr__', '__dict__', '__dictoffset__', '__doc__', '__eq__', '__flags__', '__format__',
#'__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__instancecheck__', '__itemsize__',
#'__le__', '__lt__', '__module__', '__mro__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__prepare__',
#'__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasscheck__',
#'__subclasses__', '__subclasshook__', '__weakrefoffset__', 'mro']

#从内部机制来看，因为BIFs 和内建方法(BIMs)属于相同的类型，所以对BIF 或者BIM 调用type()的结果是：
#>>> type(dir)
#<type 'builtin_function_or_method'>

#注意这不能应用于工厂函数，因为type()正好会返回产生对象的类型：
#>>> type(int)
#<type 'type'>
#>>> type(type)
#<type 'type'>

## 1.1.2 用户定义的函数（UDF）
#UDF（User-Defined Function，用户定义的函数）通常是用python 写的，定义在模块的最高级，
#因此会作为全局名字空间的一部分(一旦创建好内建名字空间）装载到系统中。函数也可在其他的函
#数体内定义，现在可以对多重嵌套作用域中的属性进行访问。可以用func_closure 属性来钩住在其他地方定义的属性。

#用户自定义函数属性
#UDF 属性             描述
#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    全局名字空间字典； 和从函数内部调用globals(x)一样
#udf.func_dict       函数属性的名字空间
#udf.func_doc        (见上面的udf.__doc__)
#udf.func_name       (见上面的udf.__name__)
#udf.func_closure    包含了自由变量的引用的单元对象元组

#从内部机制来看，用户自定义的函数是“函数“类型的.
#
#lambda 表达式和用户自定义对函数相比，略有不同。虽然它们也是返回一个函数对象，但是
#lambda 表达式不是用def 语句创建的，而是用lambda 关键字：
#因为lambda 表达式没有给命名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，然后就可以直接调用或者再通过函数来调用。变量仅是个别名，
#并不是函数对象的名字。
#通过lambda 来创建函数的对象除了没有命名之外，享有和用户自定义函数相同的属性；__name__
#或者func_name 属性给定为字符串"<lambda>"。使用type()工厂函数，我们来演示下lambda 表达式
#返回和用户自定义函数相同的函数对象。
#
#>>> lambdaFunc = lambda x: x * 2
#>>> lambdaFunc(100)
#200
#>>> type(lambdaFunc)
#<type 'function'>

#### 1.2  方法
#用户自定义方法是被定义为类的一部分的函数。许多python 数据
#类型，比如列表和字典，也有方法，这些被称为内建方法。为了进一步说明“所有权“的类型，方
#法通过对象的名字和句点属性标识进行命名。

#内建方法（BIM）属性
#BIM 属性             描述
#bim.__doc__         文档字串
#bim.__name__        字符串类型的函数名字
#bim.__self__        绑定的对象

## 1.2.1 内建方法(BIMs)
#BIM 和BIF 两者也都享有相同属性。不同之处在于BIM 的__self__属性指向一个Python对象，而BIF 指向None。

#只有内建类型(BIT)有BIM.对于内建方法，type()工厂函数给出了和BIF 相同的输出--注意，我们是如何提供一个内建对象来访问BIM:
#>>> type([].append)
#<type 'builtin_function_or_method'>

#对于类和实例，都能以该对象为参数，通过内建函数dir()来获得他们的数据和方法属性。这也可以用在BIM 上：
#>>> dir([].append)
#['__call__', '__class__', '__cmp__', '__delattr__', '__doc__',
#'__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__',
#'__name__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__',
#'__repr__', '__self__', '__setattr__', '__str__']

## 1.2.2 用户定义的方法（UDM）
#UDM（User-defined method，用户定义的方法）包含在类定义之中，只是拥有标准函数的包装，
#仅有定义它们的类可以使用。如果没有在子类定义中被覆盖掉，也可以通过子类实例来调用它们。

#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UDMs 是否绑定，所有的UMD 都是相同的类型——“实例方法“，

#>>> class C(object): # define class # 定义类
#... def foo(self): pass # define UDM # 定义UDM
#...
#>>> c = C() # instantiation # 实例化
#>>> type(C) # type of class # 类的类别
#<type 'type'>
#>>> type(c) # type of instance # 实例的类别
#<class '__main__.C'>
#>>> type(C.foo) # type of unbound method # 非绑定方法的类别
#<type 'instancemethod'>
#>>> type(c.foo) # type of bound method # 绑定方法的类别
#<type 'instancemethod'>

#用户自定义属性
#UDM 属性            描述
#udm.__doc__         文档字符串（与udm.im_fuc.__doc__相同）
#udm.__name__        字符串类型的方法名字（与umd.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（见UDFs）
#udm.im_self         如果绑定的话为相关联的实例，如果非绑定位为none

#### 1.3 类
#可以利用类的可调用性来创建实例。“调用”类的结果便是创建了实例，即大家所知道的实
#例化。类有默认构造函数，该函数什么都不做，基本上只有一个pass 语句。程序员可以通过实现
#__int__()方法，来自定义实例化过程。实例化调用的任何参数都会传入到构造函数里。

#### 1.4 类的实例
#python 给类提供了名为__call__的特别方法，该方法允许程序员创建可调用的对象（实例）。默
#认情况下，__call__()方法是没有实现的，这意味着大多数实例都是不可调用的。然而，如果在类
#定义中覆盖了这个方法，那么这个类的实例就成为可调用的了。调用这样的实例对象等同于调用
#__call__()方法.任何在实例调用中给出的参数都会被传入到__call()__中.

#那么foo()就和foo.__call__(foo)的效果相同， 这里foo 也作为参数出现，因为是对自己的引用，实例将自
#动成为每次方法调用的第一个参数。如果 ___call___()有参数，比如，(self, arg),那么foo(arg)就和调用foo.__call__(foo, arg)一样。

#class C(object):
#    def __call__(self, *args):
#        print("I'm callable! Called with args:\n", args)

##************  Part 2: 代码对象  *****************
#可调用的对象是python 执行环境里最重要的部分，然而他们只是冰山一角。python 语句，赋值，
#表达式，甚至还有模块构成了更宏大的场面。这些可执行对象无法像可调用物那样被调用。更确切
#地说，这些对象只是构成可执行代码块的拼图的很小一部分，而这些代码块被称为代码对象。

#每个可调用物的核心都是代码对象，由语句，赋值，表达式，以及其他可调用物组成。察看一
#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。

#一般说来，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。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。

##************  Part 3: 可执行的对象声明和内建函数  *****************
#Python 提供了大量的BIF 来支持可调用/可执行对象，其中包括exec 语句。这些函数帮助程序
#员执行代码对象，也可以用内建函数complie()来生成代码对象。

#内建函数和语句                                   描述
#callable(obj)                                   如果obj 可调用，返回True，否则返回FALSE
#compile(string,file, type)                      从type 类型中创建代码对象；file 是代码存放的地方（通常设为"")
#eval(obj, glo- bals=globals(),locals=locals())  对obj 进行求值，obj 是已编译为代码对象的表达式，或是一个字符串表达式；可以给出全局或者/和局部的名字空间
#exec obj                                        执行obj、单一的python 语句或者语句的集合，也就是说格式是代码对象或者字符串；obj 也可以是一个文件对象（已经打开的有
#效python 脚本中）
#input(prompt='')                                等同于eval(raw_input(prompt=”))

### 3.1 callable()
#callable()是一个布尔函数，确定一个对象是否可以通过函数操作符(())来调用。如果函数可调用便返回True，否则便是False.
#print(callable(dir))
#print(callable(1))
#-->
#True
#False

### 3.2 compile()
#compile()函数允许程序员在运行时刻迅速生成代码对象，然后就可以用exec 语句或者内建函
#数eval()来执行这些对象或者对它们进行求值。一个很重要的观点是：exec 和eval()都可以执行字
#符串格式的Python 代码。当执行字符串形式的代码时，每次都必须对这些代码进行字节编译处理。
#compile()函数提供了一次性字节代码预编译，以后每次调用的时候，都不用编译了

#compile 的三个参数都是必需的，第一参数代表了要编译的python 代码。第二个字符串，虽然
#是必需的，但通常被置为空串。该参数代表了存放代码对象的文件的名字(字符串类型）。compile 的
#通常用法是动态生成字符串形式的Python 代码， 然后生成一个代码对象——代码显然没有存放在任何文件。
#
#最后的参数是个字符串，它用来表明代码对象的类型。有三个可能值：
#'eval' 可求值的表达式[和eval()一起使用]
#'single' 单一可执行语句[和exec 一起使用]
#'exec' 可执行语句组[和exec 一起使用]

#可求值表达式
#eval_code = compile('100 + 200', '', 'eval')
#print(eval(eval_code))
#-->
#300

#单一可执行语句
#single_code = compile('print("Hello world!")', '', 'single')
#print(single_code)
#exec(single_code)
#-->
#<code object <module> at 0x0000000002275718, file "", line 1>
#Hello world!

#可执行语句组
#exec_code = compile("""
#req = input('Count how many numbers? ')
#for eachNum in range(int(req)):
#    print(eachNum)
#""", '', 'exec')
#exec(exec_code)
#-->
#Count how many numbers? 4
#0
#1
#2
#3

## 3.3 eval()
#eval()对表达式求值，后者可以为字符串或内建函数complie()创建的预编译代码对象。这是
#eval()第一个也是最重要的参数。第二个和第三个参数，都为可选的，分别代表了全局和局部名字空间中的对象。
#如果给出这两个参数，globals 必须是个字典，locals可以是任意的映射对象，比如，一个实现了__getitem__()方法的对象。
#如果都没给出这两个参数，分别默认为globals()和locals()返回的对象，如果只传入了一个全局字典，那么该字典也作为locals 传入。

#print(eval('932'))
#932
#print(int('932'))
#932
#
#    在这种情况下，eval()和int()都返回相同的结果：整数932。然而，它们采用的方式却不尽相
#同。内建函数eval()接收引号内的字符串并把它作为python 表达式进行求值。内建函数int()接收
#代表整数的字符串并把它转换为整数。这只有在该字符串只由字符串932 组成的时候才会成功，而
#该字符串作为表达式返回值932，932 也是字符串”932”所代表的整数。当我们用纯字符串表达式
#的时候，两者便不再相同了：
#print(eval('100 + 200'))
#300
#print(int('100 + 200'))
#ValueError: invalid literal for int(): 100 + 200

## 3.4 exec

#和eval()相似，exec 语句执行代码对象或字符串形式的python 代码。类似地，用compile()
#预编译重复代码有助于改善性能，因为在调用时不必经过字节编译处理。exec 语句只接受一个参数，
#下面便是它的通用语法：
#exec obj

#被执行的对象(obj)可以只是原始的字符串，比如单一语句或是语句组，它们也可以预编译成
#一个代码对象（分别用'single'和'exec"参数)

#exec_code = compile("""
#req = input('Count how many numbers? ')
#for eachNum in range(int(req)):
#    print(eachNum)
#""", '', 'exec')
#exec(exec_code)

## 3.5 input()
#内建函数input()是eval()和raw_input()的组合，等价于eval(raw_input())。类似于
#raw_input()，input()有一个可选的参数，该参数代表了给用户的字符串提示。如果不给定参数的
#话，该字符串默认为空串。
#从功能上看,input 不同于raw_input()，因为raw_input()总是以字符串的形式，逐字地返回用
#户的输入。input()履行相同的的任务；而且，它还把输入作为python 表达式进行求值。这意味着
#input()返回的数据是对输入表达式求值的结果：一个python 对象。

##************  Part 4: 执行其他（非Python）程序  *****************
#在python 程序里我们也可以执行非python 程序。这些程序包括了二进制可执行文件，其他的
#shell 脚本等等。所有的要求只是一个有效的执行环境，比如，允许文件访问和执行，脚本文件必须
#能访问它们的解释器(perl, bash,等等），二进制必须是可访问的（和本地机器的构架兼容）

#执行外部程序的os 模块函数(u 只对unix 有效， w 只对windows 有效）
#os 模块函数     描述
#system(cmd)     执行程序cmd（字符串），等待程序结束，返回退出代码（windows 下，始终为0）
#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
#execl(file, arg0,arg1,...)          用参数列表arg0, arg1 等等执行文件
#execv(file, arglist)                除了使用参数向量列表，其他的和execl()相同
#execle(file, arg0,arg1,... env)     和execl 相同，但提供了环境变量字典env
#execve(file,arglist, env)           除了带有参数向量列表，其他的和execle()相同
#execlp(cmd, arg0,arg1,...)          于execl()相同，但是在用户的搜索路径下搜索完全的文件路径名
#execvp(cmd, arglist)                除了带有参数向量列表，与execlp()相同
#
#execlpe(cmd, arg0, arg1,... env)    和execlp 相同，但提供了环境变量字典env
#execvpe(cmd,arglist, env)           和execvp 相同，但提供了环境变量字典env
#spawn*a(mode, file, args[, env])     spawn*()家族在一个新的进程中执行路径，args 作为参数，也许还有环境变量的字典env;模式（mode）是
#个显示不同操作模式的魔术。
#wait()                              等待子进程完成[通常和fock 和exec*()一起使用] ○U
#waitpid(pid,options)                等待指定的子进程完成[通常和fock 和exec*()一起使用] ○U
#popen(cmd, mode='r',buffering=-1)       执行字符串cmd，返回一个类文件对象作为运行程序通信句柄，默认为读取模式和默认系统缓冲
#startfileb(path)                       用关联的应用程序执行路径 W

## 4.1 os.system()
#system()，一个非常简单的函数，接收字符串形式的系统命令并执行它。当执行命令的时候，python 的运行是挂起的。
#当我们的执行完成之后，将会以system()的返回值形式给出退出状态，python 的执行也会继续。

#system()保留了现有的标准文件，包括标准的输出，意味着执行任何的命令和程序显示输出都
#会传到标准输出上。这里要当心，因为特定应用程序比如公共网关接口(CGI)，如果将除了有效的超
#文本标示语言(HTML)字符串之外的输出，经过标准输出发送回客户端，会引起web 浏览器错误。
#system()通常和不会产生输出的命令一起使用，其中的一些命令包括了压缩或转换文件的程序，挂
#载磁盘到系统的程序，或其他执行特定任务的命令---通过退出状态显示成功或失败而不是通过输入
#和/或输出通信。通常的约定是利用退出状态，0 表示成功，非零表示其他类型的错误。

#import os
#result = os.system('uname -a')
#print(result)

## 4.2 os.popen()
#popen()函数是文件对象和system()函数的结合。它工作方式和system()相同，但它可以建立
#一个指向那个程序的单向连接，然后如访问文件一样访问这个程序。如果程序要求输入，那么你要
#用'w'模式写入那个命令来调用popen()。你发送给程序的数据会通过标准输入接收到。同样地，'r'
#模式允许spawn 命令，那么当它写入标准输出的时候，你就可以通过类文件句柄使用熟悉的file 对
#象的read*()方法来读取输入。就像对于文件，当使用完毕以后，你应当close()连接。

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

##************  Part 5: 结束执行  *****************
#当程序运行完成，所有模块最高级的语句执行完毕后退出，我们便称这是干净的执行。可能有
#很多情况，需要从python 提前退出，比如某种致命错误，或是不满足继续执行的条件的时候。
#在python 中，有各种应对错误的方法。其中之一便是通过异常和异常处理。另外一个方法便是
#建造一个“清扫器”方法，这样便可以把代码的主要部分放在if 语句里，在没有错误的情况下执行，
#因而可以让错误的情况“正常地“终结。然而，有时也需要在退出调用程序的时候，返回错误代码
#以表明发生何种事件。

## 5.1 sys.exit() and SystemExit
#立即退出程序并返回调用程序的主要方式是sys 模块中的exit()函数。sys.exit()的语法为：
#    sys.exit(status=0)
#当调用sys.exit()时，就会引发systemExit()异常。除非对异常进行监控（在一个try 语句和
#合适的except 子句中），异常通常是不会被捕捉到或处理的，解释器会用给定的状态参数退出，如
#果没有给出的话，该参数默认为0。System Exit 是唯一不看作错误的异常。它仅仅表示要退出python
#的愿望。

#sys.exit()经常用在命令调用的中途发现错误之后，比如，如果参数不正确，无效，或者参数数目不正确。

## 5.2 sys.exitfunc()
#sys.exitfunc()默认是不可用的，但你可以改写它以提供额外的功能。当调用了sys.exit()并
#在解释器退出之前，就会用到这个函数了。这个函数不带任何参数的，所以你创建的函数也应该是
#无参的。
#如果sys.exitfunc 已经被先前定义的exit 函数覆盖了，最好的方法是把这段代码作为你exit()
#函数的一部分来执行。一般说来，exit 函数用于执行某些类型的关闭活动，比如关闭文件和网络连
#接，最好用于完成维护任务，比如释放先前保留的系统资源。

## 5.3 os._exit()和 os._exit() 函数
#os 模块的_exit()函数不应该在一般应用中使用。（平台相关，只适用特定的平台，比如基于Unix
#的平台，以及Win32 平台）。其语法为：
#os._exit(status)
#这个函数提供的功能与sys.exit()和sys.exitfunc()相反，根本不执行任何清理便立即退出
#python。与sys.exit()不同，状态参数是必需的。通过sys.exit()退出是退出解释器的首选方法。

## 5.4 os.kill()
#os 模块的kill()函数模拟传统的unix 函数来发送信号给进程。kill()参数是进程标识数(PID)
#和你想要发送到进程的信号。发送的典型信号为SIGINT, SIGQUIT,或更彻底地，SIGKILL,来使进程终结。

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