Python探索之旅 | 第一部分第三课：初识Python的解释器

时间 2020-07-03

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做者谢恩铭，公众号「程序员联盟」（微信号：coderhub）。转载请注明出处。原文：www.jianshu.com/p/a34eaffcc…html

《Python探索之旅》全系列python

内容简介

前言
Python 的解释器
Python 解释器的种类
作一点数学运算
总结
第一部分第三课预告

1. 前言

上一课是 Python探索之旅 | 第一部分第二课：安装Python和Python的经常使用开发软件。程序员

通过第一课的理论概念和第二课的 Python 开发环境安装以后，咱们是时候来了解一下 Python 的解释器了。编程

即便这一课的一些小测试看似没什么了不得的，但你却能够借此对 Python 的语法有一个初步概念。我强烈建议你按部就班地跟着咱们动手练习，尤为是若是 Python 是你的第一门编程语言的话。浏览器

和任何编程语言同样，Python 具备清晰的语法：你不能随便向 Python 发送任何信息。咱们将看到 Python 能够接收什么，不能够接收什么。bash

2. Python 的解释器

上一课，咱们在最后用 PyCharm 建立了一个 Python 的项目，而且建立了咱们的第一个 Python 文件（hello_python.py），而后用项目配置的 Python 解释器（就是咱们安装的 Python 中自带的解释器。例如咱们上一课在 Windows 中安装的 Python 解释器的路径是在 C:\Program Files\Python37\python.exe）来运行此 Python 文件，输出了：微信

Hello Python
复制代码

像 PyCharm 这样的 IDE（集成开发环境）已经把各类开发工具（代码编辑器，解释器，编译器，调试器，等等）融合在一块儿了。咱们使用 IDE 确实能够大大加快开发速度，但不能帮助咱们理解编程的一些原理。编程语言

顺便一提：强大的 Visual Studio Code

对了，顺便一提，如今开发 Python，除了 PyCharm 这个强大的 IDE，你也可使用 Visual Studio Code（简称 VS Code）这个微软开源的代码编辑器。编辑器

虽然说 VS Code 自己是一个代码编辑器，可是它丰富的插件却能够将其变成一个不俗的 IDE。VS Code 跨平台（在 Windows，Linux 和 macOS 中均可以运行），体积小，速度快，如今已经成为了不少开发者的最爱。工具

若是你不想安装 JetBrains 家的比较大型的 IDE，也能够试试 VS Code。

VS Code 的官网是 code.visualstudio.com 。下载后安装很是简单，就和安装普通软件没什么区别。

打开 VS Code 后，针对某种编程语言例如 Python，只须要安装对应的官方插件（由微软开发），便可运行和调试该语言，也就是摇身一变成为该语言的 IDE 了。

例如我在 VS Code 中安装了微软官方的 Python 插件。

而后，我在 VS Code 中建立一个文件，就叫 hello_python.py，和上一课在 PyCharm 中建立的文件同名。

在 hello_python.py 中写入 print("Hello Python")。运行此 Python 文件，就获得和在 PyCharm 中同样的输出：

Hello Python
复制代码

这些年微软自从萨提亚·纳德拉（Satya Nadella）担任 CEO 以后，逐渐拥抱开源，确实为互联网领域作出了很多贡献。

固然了，咱们这门课程仍是会使用 PyCharm 做为开发工具。我介绍 VS Code，主要是为你们提供更多的可能性。

好了，说回咱们的 Python 解释器。

咱们以前说过，Python 是解释型语言，Python 文件要被解释器解释执行。

固然了，其实 Python 也和 Java 相似，是先编译后解释的语言。Python 的源代码会先被编译成字节码（ByteCode）文件（.pyc 文件，相似 Java 的 .class 文件），字节码文件再被解释执行。这块知识可能对于新手来讲有点难理解。暂时你就记住 Python 须要一个解释器来执行也够了。

解释器的英语单词是 interpreter。

咱们来看一下在三大主流操做系统中，如何调出（或称运行）Python 的解释器。

在 Windows 中

咱们以前安装完 Python 以后，在 Windows 的开始菜单中就有了一个 Python 文件夹。

点击上图中红框标出的那个 Python 3.7 (64-bit)，就以 Console（控制台）的形式打开 Python 的解释器，打开以后就进入了交互模式（interactive mode）。

你能够看到有一个 >>> 的符号，这是它的主提示符（primary prompt），提示输入下一条指令。你能够在 >>> 后面输入指令，按下回车，就会由 Python 解释器来执行指令。

Python 的解释器是 Python 的一大优点，很方便咱们进行一些测试。其余语言如 C语言，Java 和 C++ 这些编译型语言，可能没有这么方便测试代码的方式。

除了这种调出 Python 解释器的方式，咱们还能够用 Windows 的命令提示符来运行 Python 解释器。

Windows 的命令提示符一般也被称为 CMD。用快捷键 Ctrl + r，而后输入 cmd，再回车，就能够打开命令提示符。在命令提示符中输入 python，就运行了 Python 的解释器。

要退出 Python 的解释器，咱们能够输入 quit() 或 exit()，再按下回车。

在 Linux 中

以前咱们在 CentOS 这个 Linux 发行版中演示了如何安装 Python 最新稳定版。

一旦你在 Linux 中安装了 Python，那么它会自动为你建立一个到 Python 解释器的连接，例如 python 3.x（x 是次版本号。例如 Python 3.7.8，那么它的次版本号就是 7）。

咱们以前安装的是 Python 3.7.8 这个最新稳定版。所以，咱们先打开 Linux 的 Terminal（终端），

在终端中输入 python3.7（由于咱们安装的是 Python 3.7.8），能够看到 Python 的解释器（交互模式）就被运行起来了：

在 Linux 中，要退出 Python 的解释器，能够输入 quit() 或 exit()，再按下回车。此外，咱们也能够用快捷键 Ctrl + d。

在 macOS 中

在 macOS 中，Python 通常是被安装到 Applications（应用程序）的目录中。依次点击 “前往” -> “应用程序”（也能够直接用快捷键 Cmd + Shift + a）。

点击“应用程序”，进入应用程序的文件夹。能够看到，Python 3.7.8 建立了一个文件夹，名叫 Python 3.7。

咱们进入 Python 3.7 这个文件夹。能够看到如下内容：

咱们运行那个 IDLE（Integrated Development and Learning Environment 的缩写，表示“集成开发和学习环境”。IDLE 具有基本的 IDE 的功能，是非商业 Python 开发的不错的选择）。

在 macOS 下，除了用 IDLE，咱们也能够在 Terminal（终端）中运行 Python 的解释器（交互模式）。

macOS 下的 Terminal，位于“前往” -> “实用工具”（也能够直接用快捷键 Cmd + Shift + u）。固然了，你也能够直接在 Spotlight（聚焦搜索）中直接输入 terminal 来打开。

打开 Terminal 后，输入 python3.7（由于咱们安装的是 Python 3.7.8），能够看到 Python 的解释器（交互模式）就被运行起来了。

在 macOS 中，要退出 Python 的解释器，能够输入 quit() 或 exit()，再按下回车。此外，咱们也能够用快捷键 Ctrl + d。

Python 解释器吃什么？

咱们已经演示了在三大主流操做系统中如何运行 Python 的解释器。那么，Python 的解释器到底吃什么（就是它能够接受什么命令）呢？

正如咱们所说的那样，编程语言遵循清晰的语法。你不可能指望 Python 的解释器能理解如下内容：“亲爱的 Python 解释器啊，我但愿你为我编写一款出色的 3D 游戏！”

目前来讲，咱们还办不到这一点。多年之后，也许可行。

所以，若是你在 Python 解释器的命令提示符后面输入某些内容，它极可能会清楚而坚决地告诉你：“我彻底没有听懂你在说什么。”

例如，若是输入 First test with Python（表示“用Python进行的第一次测试”），则会获得如下结果：

是的，Python 解释器会说英语。对于绝大多数编程语言，你输入的命令也是用英语写的。

不过，若是你输入的命令不符合 Python 的语法，那么就像之前英语老师会跟你说“你的英语语法用错了”同样，Python 的解释器也会以相似的方式通知你：SyntaxError: invalid syntax（表示“语法错误：无效的语法”）。

很清楚不是吗？你输入的内容是 Python 解释器所没法理解的。不过，它并无“生气”，由于它又为你显示了 >>> 这个命令提示符，代表它已准备好接受你的“再一次打击”。

3. Python 解释器的种类

当咱们编写 Python 代码时，咱们会建立一个以 .py 为扩展名的文件，在其中写入 Python 的代码。要运行代码，就须要 Python 解释器去执行这个 .py 文件。

Python 语言是开源的，因此理论上，只要水平够好，任何人均可以编写 Python 解释器来执行 Python 代码。实际上，确实存在多种 Python 解释器。

CPython

咱们从 Python 的官方网站 www.python.org 下载并安装好 Python 后，咱们就得到了一个官方版本的解释器：CPython。

CPython 这个解释器是用 C语言开发的（若是你要学习 C语言，能够参看个人《C语言探索之旅》系列教程）。

Python 之父在编写 Python 语言时，最开始也是用 C语言的。在命令行下运行 python 启动的就是 CPython 解释器。

CPython 是使用最广的 Python 解释器。咱们的课程的代码都会在 CPython 下执行。

CPython 解释执行 Python 代码的原理，简单来讲是像下面这样的：

CPython 将 Python 代码编译为 ByteCode（字节码）。
CPython 解释器中的虚拟机执行这些字节码。

因此，在这一点上，Python 和 Java 仍是比较像的。

Jython

Jython 是运行在 Java 平台上的 Python 解释器，能够把 Python 代码编译成 Java 字节码执行。

IronPython

IronPython 和 Jython 相似。IronPython 是运行在微软的 .Net 平台上的 Python 解释器，能够把 Python 的代码编译成 .Net 的字节码。

相似的还有如 RubyPython，Brython，等等。可见下表：

实现	虚拟机	兼容的语言
CPython	CPython VM	C
Jython	JVM	Java
IronPython	CLR	C#
RubyPython	Ruby VM	Ruby
Brython	JavaScript 引擎（例如：V8）	JavaScript

IPython

IPython 是基于 CPython 之上的一个交互式解释器。IPython 在交互方式上比 CPython 有所加强，可是执行 Python 代码的原理和 CPython 是同样的。比如不少浏览器虽然外观不一样，但内核其实都是调用了 Chromium。

咱们以后的课程会使用到的 Jupyter Notebook 就使用到了 IPython。Jupyter Notebook 之前是叫 IPython Notebook 的。

CPython 用 >>> 做为提示符，IPython 用 In [序号]: 做为提示符。

PyPy

PyPy 是另外一个 Python 解释器，它的目标是执行速度。PyPy 采用 JIT（Just-In-Time，表示“即时”）编译技术，对 Python 代码进行动态编译，能够显著提升 Python 代码的执行速度。Java 的 HotSpot 虚拟机也使用到了 JIT 技术。

绝大部分 Python 代码均可以在 PyPy 下运行，可是 PyPy 和 CPython 有一些不一样，相同的 Python 代码在两种解释器下执行可能会有不一样的结果。若是你的代码要在 PyPy 下执行，须要了解 PyPy和 CPython 的不一样点：doc.pypy.org/en/latest/c… 。

4. 作一点数学运算

咱们用 Python 的解释器来作一些运算。这些运算是比较简单的，不过，我认为这是帮助你逐步了解 Python 语法的好方法。

输入一个数字

咱们能够在 Python 解释器中输入一个数字，例如 7 这个整数，而后按下回车。

能够看到，没有什么特别的。咱们输入一个数字，Python 解释器将其原样输出。

可是，这种简单的返回代表 Python 解释器正确理解了你的输入，而且你的输入符合其语法。

一样，你也能够输入浮点数，例如咱们输入 7.2 。

不用说，咱们也能够输入负数，例如咱们输入 -1.5。

经常使用的运算

好了，是时候学习如何使用 Python 的主要运算符了。大部分时候，这些运算符已经足够知足咱们用 Python 进行的计算了。

加、减、乘、除

为了执行这些基本运算，咱们须要分别使用符号 +（加），-（减），*（乘）和 /（除）。

为何最后一个结果（3.12 + 2.18 的结果）是一个近似值呢？3.12 + 2.18 不是应该等于 5.3 吗？为何它输出的倒是 5.300000000000001 呢？

其实，这和 Python 没有太多关系，问题主要出在你的计算机将浮点数写入内存的方式。这也是为何在编程中，咱们尽量多地使用整数的缘由。

不过，偏差是很小的，不会对计算产生太多实际影响。须要很是高精度计算的应用程序会试图经过其余方法克服这些缺陷，可是通常来讲咱们没必要在乎。

你能够用一样的方式测试减法，乘法和除法。

整除和取模运算

若是你测试除法，你将发现结果是浮点数。

例如，咱们输入 10 / 2 和 10 / 3。

还有其余两个运算符，可让咱们得到整数除法的结果以及除法的剩余部分。

第一个运算符是 //（两个斜杠），这样就能够获得除法的整数部分。

例如，咱们输入 10 // 3。

第二个运算符是被称为“取模”的运算符 ％，可让咱们获取除法的剩余部分。

例如，咱们输入 10 % 3。

10 除以 3 的整数部分，是该除法的结果，不考虑小数点后的数字（在咱们的示例中是 3）。
为了得到除法的模，咱们取其他数。在咱们的示例中，10 除以 3 等于 3，余数是 1。

5. 总结

Python 的解释器是运行 Python 程序必不可少的组件。实际的流程是，先编译 Python 代码为字节码，再对字节码解释执行。
Python 的解释器根据实现不一样分为不少种，Python 官方提供的是 C语言写的 CPython，其余还有 Jython，RubyPython，IPython，等等。
Python 的解释器（交互模式）容许你在编写代码时就对其进行测试，很是方便。
Python 解释器能够接受数字，并可以执行计算。
有时，涉及小数的计算会得出近似的结果，这也是为何咱们更喜欢使用整数的缘由。

6. 第一部分第四课预告

今天的课就到这里，一块儿加油吧！

下一课：Python探索之旅 | 第一部分第四课：变量的奇幻世界

我是谢恩铭，公众号「程序员联盟」（微信号：coderhub）运营者，慕课网精英讲师 Oscar 老师，终生学习者。热爱生活，喜欢游泳，略懂烹饪。人生格言：「向着标杆直跑」