執行 Python 指令碼/程式碼的幾種方式

哈嘍大家好，我是鹹魚

我們知道，python 指令碼或者說 python 程式其實是一個包含了 python 程式碼的檔案。要讓它們實現特定功能，我們需要知道該如何執行（run）它

通過執行 python 程式碼，我們可以驗證指令碼/程式是否按照我們的期望執行。這也使我們能夠對其進行測試和偵錯，以便找到並修復潛在的 bug

在 python 中，有多種方式來執行指令碼或程式，取決於小夥伴們的需求和偏好，畢竟蘿蔔青菜各有所愛

接下來，鹹魚將介紹幾種常見的 python 程式碼執行方式

原文：https://realpython.com/run-python-scripts/

指令碼和模組

在計算機術語中，指令碼（scripts）是指一個包含邏輯順序的文字檔案，我們可以執行指令碼來完成特定任務

這些邏輯順序通常用指令碼語言（scripting language）表示，指令碼語言是一種程式語言，允許我們操作、客製化或自動化任務

指令碼語言通常在執行時（runtime）解釋，而不是在編譯（compiled）時。所以指令碼通常由某種直譯器執行，直譯器的工作就是按順序執行指令碼中的程式碼

python 就是一門直譯語言。一般來講 python 程式碼被稱為指令碼（或者在更復雜的應用程式中稱為入口點指令碼）

另一方面，包含 python 程式碼的檔案（例如 A.py ）可以被另一個 python 檔案（例如 B.py ）匯入和使用，這種檔案（A.py ）就被稱為模組（module）

即模組和指令碼的主要區別在於——模組儲存可匯入（Importable ）的程式碼，指令碼儲存可執行（executable ）的程式碼

可匯入程式碼是定義了某些內容但不執行特點操作的程式碼（例如函數或類的定義）

可執行程式碼是執行某些特定操作的程式碼（例如函數的呼叫、迴圈、條件判斷等）

命令列執行

在 python 程式設計中，我們可以以純文字檔案來編寫 python 程式。需要注意的是，包含 python 程式碼的檔案用 .py 做字尾名

首先我們建立一個 python 指令碼 hello.py

# hello.py

print("Hello, World!")

• 使用 python 命令

以 Windows 為例，我們需要開啟 Windows 終端（win + R 然後輸入 cmd），然後敲入下面的命令

# 相對路徑
>>> python .\hello.py
Hello, World!

>>> py .\hello.py
Hello, World!

# 絕對路徑
>>> python D:\python\hello.py
Hello, World!

>>> py D:\python\hello.py
Hello, World!

在 Windows 中，我們還可以使用 py 命令，這個命令會觸發控制檯應用程式的 py.exe 啟動器

在某些 Linux 發行版中，可能需要使用 python3 命令，而不是簡單的 python

終端或 shell 執行 python 指令碼還有一個很酷的功能就是：可以使用重定向將 python 執行結果輸出到某個檔案中，方便我們將結果儲存下來並對其分析

>>> python D:\python\hello.py > D:\python\output.txt

在上面的命令中，> 表示將輸出（即 python 指令碼的執行結果 hello world!） 重定向到 output.txt 檔案中，而不是標準輸出到螢幕中

如果 output.txt 不存在，系統會自動建立它，如果存在：

• > ：覆蓋

• >> ：追加

• 直接使用指令碼的檔名

以 Windows 為例，我們可以直接使用指令碼的檔名來執行指令碼

# 絕對路徑
>>> D:\python\hello.py

# 相對路徑
>>> .\hello.py

如果是 Linux，需要先給指令碼賦可執行許可權，否則很有可能報【沒有許可權】的錯誤

chmod +x hello.py

賦權之後，hello.py 將可執行，但是還不一定能夠正常執行

為什麼會有這個報錯，是因為作業系統不知道使用哪個程式去執行這個指令碼，並嘗試使用 shell 去執行它

所以我們需要在指令碼中新增一個 shebang 行

[root@localhost ~]# vim /hello.py
#!/usr/bin/env python3

print("Hello, World!")

關於什麼是 shebang 行，請看我這篇文章：關於 Bash 指令碼中 Shebang 的趣事

新增 shebang 行之後，執行

• 使用 -m 選項執行 python 模組

# 語法
python -m <module-name>

-m 會在 python 的模組搜尋路徑、sys.path 中搜尋模組名稱並執行對應內容

# Linux 為例
# 執行命令的時候最好跟 hello.py 在同一層級目錄中
[root@localhost ~]# python -m hello

上面的例子中，把 hello.py 檔案作為模組來執行。需要注意的是，<module-name> 是模組的名稱，而不是檔名（即不包含 .py 字尾）

互動式執行

前面我們知道，python 是一門直譯語言，執行 python 指令碼的時候直譯器會按順序把 python 程式碼解釋成機器語言

所以我們可以通過直譯器以互動方式執行程式碼

嚴謹點來講，python 這個名字指的是一個叫做直譯器的軟體

• python 直譯器

直譯器是在你的程式和計算機硬體之間工作的一層軟體，能夠使你的程式碼執行

根據你使用的python實現，直譯器可以是一個用以下程式碼編寫的程式：

• C：像 Cpython，是最常用的一種實現
• python 本身：如PyPy，它是一個帶有即時（JIT）編譯器的快速實現
• java：Jython，可以利用 Java 生態

想了解更多 python 實現的原理以及其他 python 實現，可以看我這篇文章：Cpython, Pypy, MicroPython...還在傻傻分不清楚？

無論使用哪種直譯器，我們編寫的程式碼都將在上面執行，所以能夠執行指令碼和程式碼的第一個條件就是正確安裝直譯器

python 直譯器可以在兩種不同的模式下執行程式碼：

• 指令碼或程式
• 互動式或 REPL(Read-Eval-Print Loop)

在指令碼模式下，我們可以使用直譯器將原始檔（.py）作為可執行程式去執行；互動模式是你啟動直譯器並使用它作為一個平臺來執行你直接輸入的程式碼

• python 的 REPL 執行程式碼

REPL（Read Eval Print Loop）。它表示一個迴圈中，在這個迴圈中不斷的執行：

• Read，讀取使用者輸入
• Eval， 執行輸入內容
• Print，列印輸出結果
• Loop， 不斷迴圈以上步驟

Read -> Eval -> Print -> Read -> Eval
-> Print -> Read -> Eval -> Print -> ...

互動式對談是用於執行 python 程式碼的廣泛使用的工具。若要啟動 python 互動式對談 （REPL），請開啟命令列視窗，鍵入 python 命令

互動模式的標準主提示符由三個右尖括號 >>>，以 Windows 為例

Linux 系統

標準 REPL 還具有由三個句點 （ ） 組成的輔助提示符 ... 。在複合語句（如條件、函數和類定義以及迴圈）新增縮排行時，會出現此提示

>>> for i in range(0,10):
...     print(i)

一旦啟動了 REPL 對談，就可以按照自己的意願編寫和執行 python 程式碼。唯一的缺點是：當關閉對談時，程式碼將消失

這是指令碼模式和互動模式之間的一個區別——指令碼是持久的

我們以互動方式執行 python 程式碼時，python 會立即計算並執行每個表示式和語句

從 python 程式碼中執行

• import 語句

當我們從另一個模組、指令碼或互動式對談匯入模組時，python 會載入其中的內容供以後存取和使用

如果被匯入模組只有類、函數、變數常數的定義時，我們往往不會意識到程式碼其實已經執行了，如果被匯入模組裡面有生成可見結果的函數、方法或其他語句的呼叫時，我們就能看到在匯入的時候已經執行了

>>> import hello
Hello, World!

多次執行 import 語句我們可以發現：每個對談只會執行一次模組中的程式碼

首次匯入模組之後，後面我們即使修改了模組的內容，連續匯入也不會執行任何操作，這是因為 import 操作成本很高，python 會採取一些額外的措施來優化整體效能

對於上面的例子，python 知道 hello 模組已經匯入。因此，python 會跳過下面的重複匯入語句

• importlib

importlib 是 python 標準庫中的一個模組，我們可以通過importlib 以程式設計的方式匯入模組

使用 import_module() ，可以模擬 import 操作，從而執行任何模組或指令碼

>>> import importlib
>>> importlib.import_module("hello")
Hello, World!
<module 'hello' from '/root/hello.py'>

import_module()函數匯入一個模組，把模組名字放到當前的名稱空間中。它還執行目標模組包含的任何可執行程式碼。這就是為什麼你會得到 Hello, World! 在你的螢幕上

前面我們提到過，匯入的時候 python 只會執行一次模組中的程式碼，之後的匯入是不會執行的

如果你想重新載入模組並再次執行其中的程式碼，可以使用 reload() 函數，它會強制直譯器再次匯入

>>> import hello
Hello World!

>>> import importlib
>>> importlib.reload(hello)
Hello World!
<module 'hello' from '/root/hello.py'>

• exec() 函數

除此之外，我們還可以使用內建 exec() 函數來執行

>>> with open("hello.py") as hello:
...     exec(hello.read())
...
Hello, World!

我們首先開啟 hello.py 檔案，然後讀取檔案內容，再把內容傳遞給 exec() 函數

IDE / 程式碼編輯器執行

為了開發大型和複雜的應用程式，我們應該使用整合式開發環境(IDE)或高階文字編輯器

這些程式中的大多數都有一些選項，允許我們在環境本身內部執行程式。它們通常包含 Run 或 Build 操作，這通常可以從工具列或主選單中獲得。