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