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Python面試|一文讓你讀懂if __name__==’__main__’的含義

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程序入口

對于很多編程語言來說,程序都必須要有一個入口,比如 C,C++,以及完全面向對象的編程語言 Java,C# 等。如果你接觸過這些語言,對于程序入口這個概念應該很好理解,C 和 C++ 都需要有一個 main 函數來作為程序的入口,也就是程序的運行會從 main 函數開始。同樣,Java 和 C# 必須要有一個包含 Main 方法的主類來作為程序入口。

而 Python 則有不同,它屬于腳本語言,不像編譯型語言那樣先將程序編譯成二進制再運行,而是動態的逐行解釋運行。也就是從腳本第一行開始運行,沒有統一的入口。

一個 Python 源碼文件除了可以被直接運行外,還可以作為模塊(也就是庫)被導入。不管是導入還是直接運行,最頂層的代碼都會被運行(Python 用縮進來區分代碼層次)。而實際上在導入的時候,有一部分代碼我們是不希望被運行的。

舉一個例子來說明一下,假設我們有一個 const.py 文件,內容如下:

PI = 3.14def main():
 print "PI:", PI
main()

我們在這個文件里邊定義了一些常量,然后又寫了一個 main 函數來輸出定義的常量,最后運行 main 函數就相當于對定義做一遍人工檢查,看看值設置的都對不對。然后我們直接執行該文件(python const.py),輸出:

PI: 3.14

現在,我們有一個 area.py 文件,用于計算圓的面積,該文件里邊需要用到 const.py 文件中的 PI 變量,那么我們從 const.py 中把 PI 變量導入到 area.py 中:

from const import PIdef calc_round_area(radius):
 return PI * (radius ** 2)def main():
 print "round area: ", calc_round_area(2)
main()

運行 area.py,輸出結果:

PI: 3.14round area: 12.56

可以看到,const 中的 main 函數也被運行了,實際上我們是不希望它被運行,提供 main 也只是為了對常量定義進行下測試。這時,if name == ‘ main ‘ 就派上了用場。把 const.py 改一下:

PI = 3.14def main():
 print "PI:", PIif __name__ == "__main__":
 main()

然后再運行 area.py,輸出如下:

round area: 12.56

再運行下 const.py,輸出如下:

PI: 3.14

這才是我們想要的效果。

if name == ‘ main ‘ 就相當于是 Python 模擬的程序入口。Python 本身并沒有規定這么寫,這只是一種編碼習慣。由于模塊之間相互引用,不同模塊可能都有這樣的定義,而入口程序只能有一個。到底哪個入口程序被選中,這取決于 name 的值。

name

name 是內置變量,用于表示當前模塊的名字,同時還能反映一個包的結構。來舉個例子,假設有如下一個包:

a├── b│ ├── c.py│ └── __init__.py└── __init__.py

目錄中所有 py 文件的內容都為:

print(__name__)

我們執行 python -c “import a.b.c”,輸出結果:

aa.ba.b.c

由此可見, name 可以清晰的反映一個模塊在包中的層次。其實,所謂模塊名就是 import 時需要用到的名字,例如:

import tornadoimport tornado.web

這里的 tornado 和 tornado.web 就被稱為模塊的模塊名。

如果一個模塊被直接運行,則其沒有包結構,其 name 值為 main 。例如在上例中,我們直接運行 c.py 文件(python a/b/c.py),輸出結果如下:

__main__

所以,if name == ‘ main ‘ 我們簡單的理解就是: 如果模塊是被直接運行的,則代碼塊被運行,如果模塊是被導入的,則代碼塊不被運行。

實際上,這個問題還可以衍生出其他的一些知識點,例如 main .py 文件與 Python 的 -m 參數。

main.py 文件與 python -m

Python 的 -m 參數用于將一個模塊或者包作為一個腳本運行,而 main .py 文件則相當于是一個包的”入口程序“。

首先我們需要來看看 python xxx.py 與 python -m xxx.py 的區別。兩種運行 Python 程序的方式的不同點在于,一種是直接運行,一種是當做模塊來運行。

先來看一個簡單的例子,假設有一個 Python 文件 run.py,其內容如下:

import sys
print(sys.path)

我們用直接運行的方式啟動(python run.py),輸出結果(為了說明問題,輸出結果只截取了重要部分,下同):

['/home/huoty/aboutme/pythonstudy/main', ...]

然后以模塊的方式運行(python -m run.py):

['', ...]
/usr/bin/python: No module named run.py

由于輸出結果只列出了關鍵的部分,應該很容易看出他們之間的差異。直接運行是把 run.py 文件所在的目錄放到了 sys.path 屬性中。以模塊方式運行是把你輸入命令的目錄(也就是當前工作路徑),放到了 sys.path 屬性中。以模塊方式運行還有一個不同的地方是,多出了一行 No module named run.py 的錯誤。實際上以模塊方式運行時,Python 先對 run.py 執行一遍 import,所以 print sys.path 被成功執行,然后 Python 才嘗試運行 run.py 模塊,但是,在 path 變量中并沒有 run.py 這個模塊,所以報錯。而正確的運行方式,應該是 python -m run.

這個例子并不能明顯的說明問題。接著我們來看看 main .py 的作用。

仍然先看例子,有如下一個包:

package
├── __init__.py
└── __main__.py
init.pyimport sys
print("__init__")
print(sys.path)
main.pyimport sys
print("__main__")
print(sys.path)

用 python -m package 運行結果:

__init__
['', ...]
__main__
['', ...]

用 python package 運行結果:

__main__
['package', ...]

然后我們來總結一下:

1、 加上 -m 參數時會把當前工作目錄添加到 sys.path 中,而不加時則會把腳本所在目錄添加到 sys.path 中。 
2、 加上 -m 參數時 Python 會先將模塊或者包導入,然后再執行 
3、 main.py 文件是一個包或者目錄的入口程序。不管是用 python package 還是用 python -m package 運行時,main.py 文件總是被執行。 
后序

我試圖使用長篇大論來闡述,在 Python 中如何理解 if name == ‘ main ‘ 這個問題,不知道我有沒有描述得足夠的明白。Python 的確是簡單的,優雅的,但也有很多問題是不太容易理解的,例如很多高級的特性,像元類、生成器表達式、描述符、協程等。Python 并沒有在太多的地方規定要如何如何,很多的用法只是慣用法,例如 self 和本文討論的內容。這些用法或是為了讓代碼看起來更優雅,或是前人的經驗。使用 Python 是有無限可能的,你可以寫出很多簡潔優雅的代碼。

我還沒有學會寫個人說明!

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