from ... import ... 執行機制

發表於2016-01-19

看到網上有人問了一個問題:

在同一個目錄下,有兩個 Python 檔案

[A.py]

from B import D

class C:pass

[B.py]

from A import C

class D:pass

當在 shell 中執行A.py

$ python A.py

Traceback (most recent call last):

File “A.py”, line 1, in

from B import D

File “/Desktop/B.py”, line 1, in

from A import C

File “/Desktop/A.py”, line 1, in

from B import D

ImportError: cannot import name D

那麼,Python 的執行細節是怎樣的呢?

首先,要了解一下 Python 執行from B import D這條語句的機制:

– 在sys.modules字典中查詢鍵B,例如:os

>>> sys.modules[‘os’]

– 如果有B這個鍵,獲取對應的值,也就是modules物件,從模組B__dict__列表中查詢獲取名稱為D的物件,如果不存在,丟擲異常。__dict__列表可以通過dir()檢視:dir(os)

– 如果沒有B這個鍵,則會為這個鍵建立一個modules物件,只不過,這個模組的__dict__列表是空的。接下來,在幾個路徑下查詢並執行B.py,以填充模組B__dict__,然後從中查詢獲得名稱為D的物件,如果不存在,丟擲異常。

回到最初的問題,執行過程是這樣的:

1. 執行A.py,當執行到from B import D語句時,因為還沒有執行過B.py,所以sys.modules中沒有B這個鍵。會建立一個鍵B並賦值為模組B物件,只不過此時這個模組物件是空的,裡面什麼都沒有。

2. 然後,暫停執行A.py的其他語句,Python 在指定路徑下查詢,發現了同目錄下的B.py並執行,目的是填充__dict__列表。當執行到from A import C時,也會檢查sys.modules中是否有名為A的模組,但因為A.py還沒有讀取完,所以並沒有在sys.modules中快取對應的資訊。然後,同樣的,Python 會建立一個鍵A並賦值為空的模組A物件。暫停執行B.py並尋找、從頭執行A.py

3. 這時,會再次執行到from B import D語句,由於在第一步時已經在sys.modules建立了鍵B的模組B物件,所以直接獲取到,但此時__dict__還是空的,由於沒有對應的D,最終丟擲異常。

4. 但如果匯入是通過命令import B進行的,因為這個模組已經存在於sys.modules,所以匯入不會拋異常,但 呼叫模組 時還是會出問題。

 

原始問題 和 解答,來自 啄木鳥社群

我對用自己的理解將原文的答案進行了說明,原文中包含對 位元組碼 和 直譯器 執行過程的分析。

圖片非原創,來自 Python中文社群 大媽(ZoomQuiet)。

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