НОУ ИНТУИТ | Язык программирования Python. Лекция 14: Устройство интерпретатора языка Python

Опубликован: 22.12.2005 | Уровень: для всех | Доступ: платный

Модуль inspect

Основное назначение модуля inspect - давать приложению информацию о модулях, классах, функциях, трассировочных объектах, фреймах исполнения и кодовых объектах. Именно модуль inspect позволяет заглянуть "на кухню" интерпретатора Python.

Модуль имеет функции для проверки принадлежности объектов различным типам, с которыми он работает:

Функция	Проверяемый тип
inspect.isbuiltin	Встроенная функция
inspect.isclass	Класс
inspect.iscode	Код
inspect.isdatadescriptor	Описатель данных
inspect.isframe	Фрейм
inspect.isfunction	Функция
inspect.ismethod	Метод
inspect.ismethoddescriptor	Описатель метода
inspect.ismodule	Модуль
inspect.isroutine	Функция или метод
inspect.istraceback	Трассировочный объект

Пример:

>>> import inspect
                >>> inspect.isbuiltin(len)
                True
                >>> inspect.isroutine(lambda x: x+1)
                True
                >>> inspect.ismethod(''.split)
                False
                >>> inspect.isroutine(''.split)
                True
                >>> inspect.isbuiltin(''.split)
                True

Объект типа модуль появляется в Python-программе благодаря операции импорта. Для получения информации о модуле имеются некоторые функции, а объект-модуль обладает определенными атрибутами, как продемонстрировано ниже:

>>> import inspect
                >>> inspect.ismodule(inspect)
                True
                >>> inspect.getmoduleinfo('/usr/local/lib/python2.3/inspect.pyc')
                ('inspect', '.pyc', 'rb', 2)
                >>> inspect.getmodulename('/usr/local/lib/python2.3/inspect.pyc')
                'inspect'
                >>> inspect.__name__
                'inspect'
                >>> inspect.__dict__
                . . .
                >>> inspect.__doc__
                "Get useful information from live Python objects.\n\nThis module encapsulates
                .. . .

Интересны некоторые функции, которые предоставляют информацию об исходном коде объектов:

>>> import inspect
                >>> inspect.getsourcefile(inspect)   # имя файла исходного кода
                '/usr/local/lib/python2.3/inspect.py'
                >>> inspect.getabsfile(inspect)      # абсолютный путь к файлу
                '/usr/local/lib/python2.3/inspect.py'
                >>> print inspect.getfile(inspect)   # файл кода модуля
                /usr/local/lib/python2.3/inspect.pyc
                >>> print inspect.getsource(inspect)  # исходный текст модуля (в виде строки)
                # -*- coding: iso-8859-1 -*-
                """Get useful information from live Python objects.
                . . .
                >>> import smtplib
                >>> # Комментарий непосредственно перед определением объекта:
                >>> inspect.getcomments(smtplib.SMTPException)
                '# Exception classes used by this module.\n'
                >>> # Теперь берем строку документирования:
                >>> inspect.getdoc(smtplib.SMTPException)
                'Base class for all exceptions raised by this module.'

С помощью модуля inspect можно узнать состав аргументов некоторой функции с помощью функции inspect.getargspec():

>>> import inspect
                >>> def f(x, y=1, z=2):
                ...   return x + y + z
                ...
                >>> def g(x, *v, **z):
                ...   return x
                ...
                >>> print inspect.getargspec(f)
                (['x', 'y', 'z'], None, None, (1, 2))
                >>> print inspect.getargspec(g)
                (['x'], 'v', 'z', None)

Возвращаемый кортеж содержит список аргументов (кроме специальных), затем следуют имена аргументов для списка позиционных аргументов (*) и списка именованных аргументов (**), после чего - список значений по умолчанию для последних позиционных аргументов. Первый аргумент-список может содержать вложенные списки, отражая структуру аргументов:

>>> def f((x1,y1), (x2,y2)):
                ...   return 1
                ...
                >>> print inspect.getargspec(f)
                ([['x1', 'y1'], ['x2', 'y2']], None, None, None)

Классы (как вы помните) - тоже объекты, и о них можно кое-что узнать:

>>> import smtplib
                >>> s = smtplib.SMTP
                >>> s.__module__  # модуль, в котором был определен объект
                'smtplib'
                >>> inspect.getmodule(s)  # можно догадаться о происхождении объекта
                <module 'smtplib' from '/usr/local/lib/python2.3/smtplib.pyc'>

Для визуализации дерева классов может быть полезна функция inspect.getclasstree(). Она возвращает иерархически выстроенный в соответствии с наследованием список вложенных списков классов, указанных в списке-параметре. В следующем примере на основе списка всех встроенных классов-исключений создается дерево их зависимостей по наследованию:

import inspect, exceptions

                def formattree(tree, level=0):
                  """Вывод дерева наследований.
                  tree - дерево, подготовленное с помощью inspect.getclasstree(),
                  которое представлено списком вложенных списков и кортежей.
                  В кортеже entry первый элемент - класс, а второй - кортеж с его
                  базовыми классами. Иначе entry - вложенный список.
                  level - уровень отступов
                  """
                  for entry in tree:
                    if type(entry) is type(()):
                      c, bases = entry
                      print level * "  ", c.__name__, \
                            "(" + ", ".join([b.__name__ for b in bases]) + ")"
                    elif type(entry) is type([]):
                      formattree(entry, level+1)

                v = exceptions.__dict__.values()
                exc_list = [e for e in v
                            if inspect.isclass(e) and issubclass(e, Exception)]

                formattree(inspect.getclasstree(exc_list))

С помощью функции inspect.currentframe() можно получить текущий фрейм исполнения. Атрибуты фрейма исполнения дают информацию о блоке кода, исполняющегося в точке вызова метода. При вызове функции (и в некоторых других ситуациях) на стек кладется соответствующий этому фрейму блок кода. При возврате из функции текущим становится фрейм, хранившийся в стеке. Фрейм содержит контекст выполнения кода: пространства имен и некоторые другие данные. Получить эти данные можно через атрибуты фреймового объекта:

import inspect

                def f():
                  fr = inspect.currentframe()
                  for a in dir(fr):
                    if a[:2] != "__":
                      print a, ":", str(getattr(fr, a))[:70]

                f()

В результате получается

f_back : <frame object at 0x812383c>
                f_builtins : {'help': Type help() for interactive help, or help(object) for help ab
                f_code : <code object f at 0x401d83a0, file "<stdin>", line 11>
                f_exc_traceback : None
                f_exc_type : None
                f_exc_value : None
                f_globals : {'f': <function f at 0x401e0454>, '__builtins__': <module '__builtin__
                f_lasti : 68
                f_lineno : 16
                f_locals : {'a': 'f_locals', 'fr': <frame object at 0x813c34c>}
                f_restricted : 0
                f_trace : None

Здесь f_back - предыдущий фрейм исполнения (вызвавший данный фрейм), f_builtins - пространство встроенных имен, как его видно из данного фрейма, f_globals - пространство глобальных имен, f_locals - пространство локальных имен, f_code - кодовый объект (в данном случае - байт-код функции f() ), f_lasti - индекс последней выполнявшейся инструкции байт-кода, f_trace - функция трассировки для данного фрейма (или None ), f_lineno - текущая строка исходного кода, f_restricted - признак выполнения в ограничительном режиме.

Получить информацию о стеке интерпретатора можно с помощью функции inspect.stack(). Она возвращает список кортежей, в которых есть следующие элементы:

(фрейм-объект, имя_файла, строка_в_файле, имя_функции,
                список_строк_исходного_кода, номер_строки_в_коде)

Трассировочные объекты также играют важную роль в интроспективных возможностях языка Python: с их помощью можно отследить место возбуждения исключения и обработать его требуемым образом. Для работы с трассировками предусмотрен даже специальный модуль - traceback.

Трассировочный объект представляет содержимое стека исполнения от места возбуждения исключения до места его обработки. В обработчике исключений связанный с исключением трассировочный объект доступен посредством функции sys.exc_info() (это третий элемент возвращаемого данной функцией кортежа).

Трассировочный объект имеет следующие атрибуты:

tb_frame Фрейм исполнения текущего уровня.
tb_lineno и tb_lasti Номер строки и инструкции, где было возбуждено исключение.
tb_next Следующий уровень стека (другой трассировочный объект).

Одно из наиболее частых применений модуля traceback - "мягкая" обработка исключений с выводом отладочной информации в удобном виде (в лог, на стандартный вывод ошибок и т.п.):

#!/usr/bin/python

                def dbg_except():
                  """Функция для отладки операторов try-except"""
                  import traceback, sys, string
                  print sys.exc_info()
                  print " ".join(traceback.format_exception(*sys.exc_info()))

                def bad_func2():
                  raise StandardError

                def bad_func():
                  bad_func2()

                try:
                  bad_func()
                except:
                  dbg_except()

В результате получается примерно следующее:

(<class exceptions.StandardError at 0x4019729c>,
                <exceptions.StandardError instance at 0x401df2cc>,
                <traceback object at 0x401dcb1c>)
                Traceback (most recent call last):
                   File "pr143.py", line 17, in ?
                    bad_func()
                   File "pr143.py", line 14, in bad_func
                    bad_func2()
                   File "pr143.py", line 11, in bad_func2
                    raise StandardError
                 StandardError

Функция sys.exc_info() дает кортеж с информацией о возбужденном исключении (класс исключения, объект исключения и трассировочный объект). Элементы этого кортежа передаются как параметры функции traceback.format_exception(), которая и печатает информацию об исключении в уже знакомой форме. Модуль traceback содержит и другие функции (о них можно узнать из документации), которые помогают форматировать те или иные части информации об исключении.

Разумеется, это еще не все возможности модуля inspect и свойств интроспекции в Python, а лишь наиболее интересные функции и атрибуты. Подробнее можно прочитать в документации или даже в исходном коде модулей стандартной библиотеки Python.

Заключение

С помощью возможностей интроспекции удается рассмотреть фазы работы транслятора Python: лексический анализ, синтаксический разбор и генерации кода для интерпретатора, саму работу интерпретатора можно видеть при помощи отладчика.

Вместе с тем, в этой лекции было дано представление об использовании профайлера для исследования того, на что больше всего тратится процессорное время в программе, а также затронуты некоторые аспекты оптимизации Python-программ и варианты оптимизации кода на Python по скорости.

Наконец, интроспекция позволяет исследовать не только строение программы, но и объектов, с которыми работает эта программа. Были рассмотрены возможности Python по получению информации об объектах - этом основном строительном материале, из которого складываются данные любой Python-программы.

Дальше >>

Профессиональное веб-программирование

Язык программирования Python

Устройство интерпретатора языка Python

Модуль inspect

Заключение

Вопросы и ответы

Студенты

Авторизоваться

Профессиональное веб-программирование

Язык программирования Python

Устройство интерпретатора языка Python

Модуль inspect

Заключение

Вопросы и ответы

Студенты