Python 循环导入意外行为

Question

我在使用循环导入时发现了一些意想不到的东西。我在同一目录中有两个文件：

a.py

import b
print("hello from a")

b.py

import a
print("hello from b")

运行 python3 a.py 和 python3 b.py 都不会导致与循环导入相关的错误。我知道第一个导入的模块是在名称 __main__ 下导入的，但我仍然不理解这种行为。例如，运行 python3 a.py 或 python -m a 产生以下输出：

hi from a
hi from b
hi from a

~~查看 print(sys.modules.keys()) 的输出，我可以看到两个模块在检查时都已经以某种方式导入，即使在导入 sys 模块时也是如此模块之一。~~ 在回答我自己的问题之前，我没有正确使用 sys.modules。

~~如果循环导入的模块都不是 __main__ 模块，则不会发生这种情况。我的 Python 版本是 Ubuntu 17.10 上的 Python 3.6.3。~~ 它仍然会发生，但只有当您实际上从循环导入的模块之一中使用某些东西时，才会出现可见错误。

请参阅我自己的回答以进行说明。

Answer 1

我的问题的答案

我找到了答案。我将尝试草拟一个解释：

执行 python3 a.py 将文件 a.py 中的模块导入为 __main__:

import b 模块 __main__:
- import a in module b -> 将文件 a.py 中的模块导入为 a
- import b in module a -> 没有任何反应，already imported that module
- print('hello from a') in a.py（执行模块a）
- import a 模块 b 完成
print('hello from b') in b.py（执行模块b）
import b 模块 __main__ 完成
print('hello from a') in a.py（执行模块 __main__）

问题是本身没有循环导入错误。一个模块只导入一次，之后再导入同一个模块可以看作是空操作。

这个操作可以看作是在 sys.modules 字典中添加一个与导入模块名称相对应的键，然后在执行时在与该键关联的模块对象上设置属性。因此，如果键已经存在于字典中（在同一模块的第二次导入中），则第二次导入时不会发生任何事情。上面的 already imported 表示已经存在于 sys.modules 词典中。这反映了 Python 的过程性质（最初在 C 中实现）以及 Python 中的任何东西都是对象这一事实。

潜伏的问题

为了证明与循环导入相关的问题仍然存在，让我们向模块 b 添加一个函数并尝试从模块 a.[=96= 使用它]

a.py

import b

b.f()

b.py

import a

def f():
    print('hello from b.f()')

现在执行 python a.py 将文件 a.py 中的模块导入为 __main__:

import b 模块 __main__:
- import a in module b -> 将文件 a.py 中的模块导入为 a
- import b in module a -> 没有任何反应，already imported that module
- b.f() -> AttributeError: module 'b' has no attribute 'f'

注意：b.f()行可以进一步简化为b.f，仍然会出现错误。这是因为b.f()首先访问了模块对象b的属性f，恰好是一个函数对象，然后尝试调用它。我想再次指出 Python.

的面向对象的本质

`from ... import ...`语句

有趣的是，使用 from ... import ... 形式给出了另一个错误，即使原因是相同的：

a.py

from b import f

f()

b.py

import a

def f():
    printf('hello from b.f()')

执行 python a.py 将文件 a.py 中的模块导入为 __main__:

from b import f 模块 __main__ 实际上导入整个模块（将其添加到 sys.modules 并执行其主体), 但仅绑定当前模块命名空间中的名称 f:
- import a in module b -> 将文件 a.py 中的模块导入为 a
- from b import f in module a -> ImportError: cannot import name f（因为第一次执行from b import f没有看到函数的定义模块 b)

在最后一种情况下，from ... import ... 本身会因错误而失败，因为解释器及早知道您正在尝试访问该模块中不存在的内容。将它与第一个 AttributeError 进行比较，其中程序在尝试访问属性 f（在表达式 b.f 中）之前没有发现任何问题。

main模块中代码的双重执行问题

当从另一个模块导入用于启动程序的文件中的模块（首先导入为 __main__）时，该模块中的代码将执行两次，并且该模块执行中的任何副作用都会发生两次也。这也是为什么不建议在其他模块中再次导入程序主模块的原因。

用`sys.modules`证实我上面的结论

我将展示如何检查 sys.modules 的内容来澄清这个问题：

a.py

import sys

assert '__main__' in sys.modules.keys()
print(f'{__name__}:')
print('\ta imported:', 'a' in sys.modules.keys())
print('\tb imported:', 'b' in sys.modules.keys())

import b

b.f()

b.py

import sys

assert '__main__' in sys.modules.keys()
print(f'{__name__}:')
print('\ta imported:', 'a' in sys.modules.keys())
print('\tb imported:', 'b' in sys.modules.keys())

import a

assert False  # Control flow never gets here

def f():
    print('hi from b.f()')

python3 a.py的输出：

__main__:
    a imported: False
    b imported: False
b:
    a imported: False
    b imported: True
a:
    a imported: True
    b imported: True
Traceback (most recent call last):
  File "a.py", line 8, in <module>
    import b
  File "/home/andrei/PycharmProjects/untitled/b.py", line 8, in <module>
    import a
  File "/home/andrei/PycharmProjects/untitled/a.py", line 10, in <module>
    b.f()
AttributeError: module 'b' has no attribute 'f'

Python 循环导入意外行为

Python cyclic import unexpected behavior

circular-dependency

python-import

cyclic-reference

python-3.6

我的问题的答案

潜伏的问题

`from ... import ...`语句

main模块中代码的双重执行问题

用`sys.modules`证实我上面的结论

Python 循环导入意外行为

Python cyclic import unexpected behavior

circular-dependency

python-import

cyclic-reference

python-3.6

我的问题的答案

潜伏的问题

from ... import ...语句

main模块中代码的双重执行问题

用sys.modules证实我上面的结论

`from ... import ...`语句

用`sys.modules`证实我上面的结论