在python代码中，写其他编程语言的hello world

1. hello world

不论哪种编程语言，在你最开始学习时，都会给你一个在终端输出hello world的示例

print("hello world")

这已经成为一种惯例，最近在github上闲逛时，偶遇了一个特别有趣的项目，这个作者实现了一个模块，可以让你在python代码里，使用其他编程语言的语法和关键字来编写hello world ， 就像下面这样

import anyprint

printf("printf %d\n", 10)       # c

fmt.Println("hello")            # go

cout << "Hello, C++!" << endl   # c++

这个项目的github地址是: https://github.com/kragniz/anyprint , 源码只有不到200行，真正核心的代码也只有20行。

2. 实现原理

刚看到这个库时，从它的示例代码中，我已经大致猜出了它的实现原理。

printf并不是python中的关键字，直接使用一定会报错的。这个函数一定是在anyprint 模块里实现了，但作者只是将anyprint引入（import anyprint ），而不是从anyprint模块里引入printf （from anyprint import printf）,这说明，在anyprint模块里，已经将printf写入到内置作用域。

打开anyprint.py文件，在文件末尾有如下代码

def make_module(name, members):
    m = types.ModuleType(name)
    m.__name__ = name
    for k, v in members.items():
        if type(v) is dict:
            m.__dict__[k] = make_module(k, v)
        else:
            m.__dict__[k] = v
    return m


for k, v in prints.items():
    if type(v) is dict:
        globals()['__builtins__'][k] = make_module(k, v)
    else:
        globals()['__builtins__'][k] = v

globals函数以字典的形式返回全局作用域的变量，__builtins__ 所对应的value就是内置作用域模块，prints是一个字典，内容如下

prints = {
    # go
    'fmt': {
        'Println': print,
        'Printf': printf,
        'Print': printn,
    },

    # java
    'System': {
        'out': {
            'println': print,
            'printf': printf,
        },
        # Visual Basic .NET
        'Console': {
            'Write': printn,
            'WriteLine': print,
        },
    },

    # kotlin
    'println': print,

    # C like
    'printf': printf,
}

我以printf和fmt 为例，解释它如何工作的。在遍历prints时，如果key为printf，value是一个函数

printf = lambda *args: print(args[0] % args[1:], end='')

则执行

globals()['__builtins__'][k] = v   # 写入内置作用域

当你在脚本里使用printf时，如果局部作用域，内嵌作用域，全局作用域都找不到printf，则会去内置作用域里查找，而当前时刻，内置作用域里确实有pirntf，这个printf函数可以通过globals()[‘builtins’][‘printf’]获取到。

遍历prints时，如果key是fmt， 其value是一个字典，则执行

m.__dict__[k] = make_module(k, v)

我们来看make_module的实现

def make_module(name, members):
    m = types.ModuleType(name)
    m.__name__ = name
    for k, v in members.items():
        if type(v) is dict:
            m.__dict__[k] = make_module(k, v)
        else:
            m.__dict__[k] = v
    return m

函数首先会创建出一个名为fmt的模块，这个模块会被写入到内置模块，这样，就可以直接使用fmt了，fmt模块里，还有3个方法

{
    'Println': print,
    'Printf': printf,
    'Print': printn,
}

再次进行遍历，将Println，Printf， Print 写入模块m的__dict__字典中，value就是事先准备好的print， printf， printn 函数，这样当你在代码里执行

fmt.Println("hello")

首先在内置模块里找到fmt模块，然后在fmt模块的__dict__字典中找到Println函数来执行。

再来看java部分的实现

'System': {
        'out': {
            'println': print,
            'printf': printf,
        },
        # Visual Basic .NET
        'Console': {
            'Write': printn,
            'WriteLine': print,
        },
    },

嵌套层级更深，但原理是一样的，创建一个名为System的模块，写入内置作用域，在System的__dict__字典里有一个名为out的模块，在out模块的__dict__字典里有一个println函数。

作者巧妙的利用了python的内置作用域，或是直接将函数写入内置作用域，或是创建相应的模块供用户使用。