Python编程语言介绍

清疚 2022-05-20 10:09 172阅读 0赞

本文主要介绍 Python 编程语言的相关知识。

# 1 概述 #

Python 是一种面向对象的、解释型计算机程序设计语言，由荷兰人 Guido van Rossum 于 1989 年发明，第一个公开发行版发行于 1991 年。

Python 是纯粹的自由软件，源代码和解释器 CPython 遵循 GPL(GNU General Public License) 协议。

Python 语法简洁清晰，特色之一是**强制用空白符（white space）作为语句缩进**。

Python 具有丰富和强大的库。

Python 常被昵称为胶水语言（glue language），因为它能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是 C/C++）很轻松地联结在一起，常见的一种应用情形是，使用 Python 快速生成程序的原型（有时甚至是程序的最终界面），然后对其中有特别要求的部分用更合适的语言改写，比如 3D 游戏中的图形渲染模块，对性能要求特别高，就可以用 C/C++ 重写，而后封装为 Python 可以调用的扩展类库。需要注意的是，在使用扩展类库时，可能需要考虑平台问题，某些扩展类库可能不提供跨平台的实现。

# 2 语言风格 #

Python 在设计上坚持了**清晰划一**的风格，这使得 Python 成为一门易读、易维护，并且被大量用户所欢迎的、用途广泛的语言

设计者在使用 Python 进行代码开发时总的指导思想是：对于一个特定的问题，只要有一种最好的方法来解决就够了，这在由 Tim Peters 写的 Python 格言（称为“The Zen of Python”）里面表述为：There should be one -- and preferably only one -- obvious way to do it. Python 的这个思想正好和 Perl 语言（另一种功能类似的高级动态语言）的中心思想 TMTOWTDI（There's More Than One Way To Do It）完全相反。

Python 的作者有意的设计限制性很强的语法，使得不好的编程习惯（例如 if 语句的下一行不向右缩进）都不能通过编译，其中很重要的一项就是 Python 的缩进规则。

一个和其他大多数语言（如 C 语言）的区别就是，一个模块的界限，完全是由每行的**首字符在这一行的位置**来决定的（而 C 语言是用一对花括号“\{\}”来明确地指定模块的边界的，与字符的位置无关）。Python 的这一规则曾经引起过争议，因为自从 C 语言这类的语言诞生后，使得语言的语法含义与字符的排列方式分离开来，曾经被认为是一种程序语言的进步。不过不可否认的是，通过强制程序员们使用缩进规则（包括 if，for 和函数定义等所有需要使用模块的地方），Python 确实使得程序更加清晰和美观。

# 3 设计定位 #

Python 的设计哲学是“优雅”、“明确”、“简单”。

因此，Perl 语言中“总是有多种方法来做同一件事”的理念，在 Python 开发者中通常是难以忍受的。Python 开发者的哲学是“用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事”。

在设计 Python 语言时，如果面临多种选择，Python 开发者一般会拒绝花俏的语法，而选择明确的没有或者很少有歧义的语法。由于这种设计观念的差异，Python 源代码通常被认为比 Perl 具备更好的可读性，并且能够支撑大规模的软件开发。

Python 准则被称为 Python 格言，在 Python 解释器内运行“import this”可以获得完整的格言列表。

Python 是完全面向对象的语言，函数、模块、数字、字符串都是对象，并且 Python 完全支持继承、重载、派生、多继承，这有益于增强源代码的复用性。另外，Python 支持重载运算符和动态类型。

虽然 Python 可能被粗略地分类为“脚本语言”（script language），但实际上一些大规模软件开发计划（例如 Zope、Mnet、BitTorrent 和 Google）也广泛地使用它。Python 的支持者喜欢称它为一种高级动态编程语言，原因是“脚本语言”泛指仅作简单程序设计任务的语言（如 shellscript、VBScript）等只能处理简单任务的编程语言，这些脚本语言并不能与 Python 相提并论。

Python 本身被设计为可扩充的，并非所有的特性和功能都集成到语言核心。Python 提供了丰富的 API 和工具，以便程序员能够轻松地使用 C、C++、Cython 来编写扩充模块。

Python 编译器本身也可以被集成到其它需要脚本语言的程序内，因此，很多人使用 Python 将其他语言编写的程序进行集成和封装。在 Google 内部的很多项目，例如 Google Engine，先使用 C++ 编写性能要求极高的部分，然后用 Python 或 Java/Go 调用相应的模块。即，在操控硬件的场合使用 C++，在快速开发时候使用 Python。

# 4 Python执行 #

Python 在执行时，首先会将 .py 文件中的源代码编译成 Python 的字节码（byte code），然后再由 Python 虚拟机（Python Virtual Machine）来执行这些编译好的字节码，这种机制的基本思想跟 Java 和 .NET 是一致的。

不过，Python 虚拟机与 Java 或 .NET 的虚拟机不同，Python 的虚拟机是一种更高级的虚拟机，这里的“高级”并不是通常意义上的高级：不是说 Python 的虚拟机比 Java 或 .NET 的功能更强大，而是说与 Java 或 .NET 相比，Python 的虚拟机距离真实机器的距离更远，或者说，Python 的虚拟机是一种抽象层次更高的虚拟机。

基于 C 语言的 Python 编译出的字节码文件，通常是 .pyc 格式。

此外，Python 还可以以交互模式运行，比如主流操作系统 Unix/Linux、Mac、Windows，都可以在命令模式下直接运行 Python 交互环境，直接下达操作指令实现交互操作。

# 5 基本语法 #

## 5.1 缩进 ##

Python 开发者有意让违反了缩进规则的程序不能通过编译，以此来强制使程序员养成良好的编程习惯。

Python 语言利用缩进表示语句块的开始和退出（即“Off-side”规则），而不同于其他语言使用花括号或者某种关键字。

增加缩进表示语句块的开始，而减少缩进则表示语句块的退出，缩进成为了语法的一部分。例如如下的 Python 语句：

if 100 == score:
        print("good.这条语句在if语句块之内")
    print("这条语句在if语句块之外")

根据 PEP 的规定，必须使用**4个空格**来表示每级缩进（不清楚4个空格的规定如何，在实际编写中可以自定义空格数，但是要满足每级缩进间空格数相等）。虽然使用 Tab 字符和其它数目的空格也可以编译通过，但不符合编码规范。支持 Tab 字符和其它数目的空格仅仅是为兼容很旧的Python程序和某些有问题的编辑程序。