Python代码执行顺序

模块导入时和运行时比较

Python程序员会区分“导入时”和“运行时”，不过这两个术语没有严格的定义，而且二者之间存在着灰色地带。

在导入时，解释器会从上到下一次性解析完 .py 模块的源码，然后生成用于执行的字节码。如果句法有错误，就在此时报告。

如果本地的 __pycache__ 文件夹中有最新的 .pyc 文件，解释器会跳过上述步骤，因为已经有运行所需的字节码了。

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编译肯定是导入时的活动，不过那个时期还会做些其他事，因为Python中的语句几乎都是可执行的，也就是说语句可能会运行用户代码，修改用户程序的状态。

尤其是 import 语句，它不只是声明，在进程中首次导入模块时，还会运行所导入模块中的全部顶层代码——以后导入相同的模块则使用缓存，只做名称绑定。那些顶层代码可以做任何事，包括通常在“运行时”做的事，例如连接数据库。

因此，“导入时”与“运行时”之间的界线是模糊的：import语句可以触发任何“运行时”行为。

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导入时会“运行全部顶层代码”，但是“顶层代码”会经过一些加工。导入模块时，解释器会执行顶层的def语句，可是这么做有什么作用呢？

解释器会编译函数的定义体（首次导入模块时），把函数对象绑定到对应的全局名称上，但是显然解释器不会执行函数的定义体。通常这意味着解释器在导入时定义顶层函数，但是仅当在运行时调用函数时才会执行函数的定义体。

对类来说，情况就不同了：在导入时，解释器会执行每个类的定义体，甚至会执行嵌套类的定义体。执行类定义体的结果是，定义了类的属性和方法，并构建了类对象。从这个意义上理解，类的定义体属于“顶层代码”，因为它在导入时运行。

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举例：理解代码执行顺序的练习

强烈建议在代码中添加断点，debug一步一步地查看执行顺序。

# evalsupport.py
print('<[100]> evalsupport module start')


def deco_alpha(cls):
    print('<[200]> deco_alpha')

    def inner_1(self):
        print('<[300]> deco_alpha:inner_1')

    cls.method_y = inner_1
    return cls


class MetaAleph(type):
    print('<[400]> MetaAleph body')

    def __init__(cls, name, bases, dic):
        print('<[500]> MetaAleph.__init__')

        def inner_2(self):
            print('<[600]> MetaAleph.__init__:inner_2')

        cls.method_z = inner_2


print('<[700]> evalsupport module end')

# evaltime.py
from evalsupport import deco_alpha

print('<[1]> evaltime module start')


class ClassOne():
    print('<[2]> ClassOne body')

    def __init__(self):
        print('<[3]> ClassOne.__init__')

    def __del__(self):
        print('<[4]> ClassOne.__del__')

    def method_x(self):
        print('<[5]> ClassOne.method_x')

    class ClassTwo(object):
        print('<[6]> ClassTwo body')

# 先计算被装饰的类ClassThree的定义体，然后运行装饰器函数。
@deco_alpha
class ClassThree():
    print('<[7]> ClassThree body')

    def method_y(self):
        print('<[8]> ClassThree.method_y')


class ClassFour(ClassThree):
    print('<[9]> ClassFour body')

    def method_y(self):
        print('<[10]> ClassFour.method_y')


if __name__ == '__main__':
    print('<[11]> ClassOne tests', 30 * '.')
    one = ClassOne()
    one.method_x()
    print('<[12]> ClassThree tests', 30 * '.')
    three = ClassThree()
    three.method_y()
    print('<[13]> ClassFour tests', 30 * '.')
    four = ClassFour()
    four.method_y()

print('<[14]> evaltime module end')

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场景1 ：被当做模块导入到其他模块中

evaltime.py 被当做模块导入到其他模块中

<[100]> evalsupport module start
<[400]> MetaAleph body
<[700]> evalsupport module end
<[1]> evaltime module start
<[2]> ClassOne body
<[6]> ClassTwo body
<[7]> ClassThree body
<[200]> deco_alpha
<[9]> ClassFour body
<[14]> evaltime module end

导入evaltime模块时，其中的 evalsupport 模块中的所有顶层代码在导入模块时运行；解释器会编译 deco_alpha 函数，但是不会执行定义体；ClassThree 被装饰器 deco_alpha 修饰，先计算被装饰的类 ClassThree 的定义体，然后运行装饰器函数deco_alpha ；evaltime模块是导入的，因此不会运行 if __name__=='__main__': 块。

小结：

• 这个场景由简单的 import evaltime 语句触发；
• 解释器会执行所导入模块及其依赖（evalsupport）中的每个类定义体；
• 解释器先计算类的定义体，然后调用依附在类上的装饰器函数，这是合理的行为，因为必须先构建类对象，装饰器才有类对象可处理；
• 在这个场景中，只运行了一个用户定义的函数或方法——deco_alpha装饰器。

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场景2 ：直接运行模块

运行evaltime.py

<[100]> evalsupport module start
<[400]> MetaAleph body
<[700]> evalsupport module end
<[1]> evaltime module start
<[2]> ClassOne body
<[6]> ClassTwo body
<[7]> ClassThree body
<[200]> deco_alpha
<[9]> ClassFour body
<[11]> ClassOne tests ..............................
<[3]> ClassOne.__init__
<[5]> ClassOne.method_x
<[12]> ClassThree tests ..............................
<[300]> deco_alpha:inner_1
<[13]> ClassFour tests ..............................
<[10]> ClassFour.method_y
<[14]> evaltime module end
<[4]> ClassOne.__del__

deco_alpha 装饰器修改了 ClassThree.method_y 方法，因此调用 three.method_y()时会运行 inner_1 函数的定义体。只有程序结束时，绑定在全局变量 one 上的 ClassOne 实例才会被垃圾回收程序回收。

场景2主要想说明的是，类装饰器可能对子类没有影响。在示例中，把 ClassFour 定义为 ClassThree 的子类，ClassThree 类上依附的 @deco_alpha 装饰器把 method_y 方法替换掉了，但是这对 ClassFour 类根本没有影响。当然，如果 ClassFour.method_y 方法使用 super(...) 调用 ClassThree.method_y 方法，我们便会看到装饰器起作用，执行inner_1函数。

class ClassFour(ClassThree):
    print('<[9]> ClassFour body')

    def method_y(self):
        print('<[10]> ClassFour.method_y')
        super(ClassFour, self).method_y()

<[13]> ClassFour tests ..............................
<[10]> ClassFour.method_y
<[300]> deco_alpha:inner_1  # 装饰器起作用了