深入解析Python中的__builtins__内建对象

如果你已经学习了包，模块这些知识了。
你会不会有好奇：Python为什么可以直接使用一些内建函数，不用显式的导入它们，比如 str() int() dir() ...？
原因是Python解释器第一次启动的时候 builtins 就已经在命名空间了（Note: 有s）

进Shell看看:

    >>> globals()
    {'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, 
    '__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None}

你可以再次导入 builtin（Note: 没有s）：

    import __builtin__
    >>> globals()
    {'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, 
    '__name__': '__main__', '__doc__': None, '__builtin__': 
    <module '__builtin__' (built-in)>, '__package__': None}

这时候多了一个 builtin 对象，你可以判断它们是不是相同的：

    >>> __builtin__ is __builtins__
    True
    >>> type(__builtin__)
    <type 'module'>
    >>> type(__builtins__)
    <type 'module'>

现在我们把它从一个文件导入：

    # file1.py
    import __builtin__

    print "module name __name__ : ", __name__
    print "__builtin__ is __builtins__: ", __builtin__ is __builtins__
    print "type(__builtin__): ", type(__builtin__)
    print "type(__builtins__): ", type(__builtins__)
    print "__builtins__ is __builtin__.__dict__", __builtins__ is __builtin__.__dict__


    # file2.py
    import file1

    """结果：
    module name __name__ : file
    __builtin__ is __builtins__: False
    type(__builtin__): <type 'module'>
    type(__builtins__): <type 'dict'>
    __builtins__ is __builtin__.__dict__ True
    """

结论：
builtins 是对内建模块 builtin 的引用，并且有如下两个方面差异：

在主模块中，即没有被其他文件导入。builtins是对 builtin 本身的引用，两者是相同的。

通过 builtins is builtin.dict 猜想：
在非 'main' 模块中，也就是模块被导入后，builtins 应该属于 builtin.dict 的一部分，是对 builtin.dict 的引用，而非builtin本身，它在任何地方都可见，此时builtins的类型是字典。

装饰内建函数
Python 官方文档 解释了如何装饰一个内建函数：

    import __builtin__

    def open(path):
      f = __builtin__.open(path, 'r')
      return UpperCaser(f)

    class UpperCaser:
      __metaclass__ = type

      def __init__(self, f):
        self._f = f

      def read(self):
        return self._f.read().upper()

    print open('./a.txt').read()
    # 将会全部转为大写输出

Note：Python3.X版本中，内建模块更名为builtins，与Python2.X有所不同