# 6.1 配置状态

在执行 Python 代码之前，CPython 首先会对运行时及用户选项进行配置。

运行时的配置存位于三个位置，数据结构在 [PEP 587](https://peps.python.org/pep-0587/) 中定义：

1. [PyPreConfig](https://github.com/python/cpython/blob/v3.9.0b1/Include/cpython/initconfig.h#L125)，用于预初始化配置；
2. [PyConfig](https://github.com/python/cpython/blob/v3.9.0b1/Include/cpython/initconfig.h#L416)，用于运行时配置；
3. CPython 解释器编译选项的配置。

`PyPreConfig` 和`PyConfig` 数据结构都定义在 `Include/cpython/initconfig.h` 文件中。

## 预初始化配置

预初始化配置与运行时配置是分开的，因为它的属性与操作系统或用户环境相关。

`PyPreConfig` 有三个主要功能：

* 设置 Python 内存分配器；
* 配置 `LC_CTYPE` 语言环境；
* 将 LC\_CTYPE 区域配置为系统或用户首选的区域配置；
* 设置 UTF-8 模式（[PEP 540](https://www.python.org/dev/peps/pep-0540/)）。

`PyPreConfig` 结构体包含以下属性，都是 `int` 类型：

* allocator：选择一个内存分配器，如：`PYMEM_ALLOCATOR_MALLOC`。运行 `./configure --help` 可获取有关内存分配器的详细信息；
* configure\_locale：将 `LC_CTYPE` 区域设置为用户首选的区域配置。如果等于 0，则将 `coerce_c_locale` 和 `coerce_c_locale_warn` 设置为 0；
* coerce\_c\_locale：如果等于 2，则强制使用 C 语言区域配置； 如果等于 1，则读取 `LC_CTYPE` 的区域设置来决定是否强制使用 C 语言区域配置；
* coerce\_c\_locale\_warn：如果非零，在强制使用 C 语言区域配置时会发出告警；
* dev\_mode：开启开发模式；
* isolated：启用隔离模式：`sys.path` 不包含脚本的目录，也不包含用户的 site-packages 目录；
* legacy\_windows\_fs\_encoding：（只在 windows 下使用）如果非零禁用 UTF-8 模式并设置 Python 文件系统编码模式为 `mbcs`；
* parse\_argv：如果非零，则使用命令行参数；
* use\_environment：如果大于零，则使用环境变量；
* utf8\_mode：如果非零，则启用 UTF-8 模式。

## 相关的源文件

以下是与 `PyPreConfig` 相关的源文件：

| 文件目录                         | 作用                           |
| ---------------------------- | ---------------------------- |
| Python/initconfig.c          | 从系统环境加载配置，并将其与命令行中输入的信息进行合并。 |
| Include/cpython/initconfig.h | 定义了初始化配置的数据结构。               |

## 运行时配置数据结构

第二阶段配置是运行时配置。[PyConfig](https://github.com/python/cpython/blob/v3.9.0b1/Include/cpython/initconfig.h#L416) 中的运行时配置数据结构包含一些值：

* 调试和优化等模式的运行时标志；
* 执行模式，如：脚本文件，标准输入或者一个模块；
* 扩展选项，通过 `-X <选项值>` 的方式来指定；
* 运行时设置的环境变量。

CPython 运行时使用配置数据来启用和禁用某项功能。

## 通过命令行设置运行时配置

Python 还附带了几个[命令行接口选项](https://docs.python.org/3/using/cmdline.html)。 如，CPython 有个名为 **verbose** 的模式，这个模式主要面向开发者，用于调试 CPython。

你可以通过 `-v` 标志启用 verbose 模式，当模块被加载时，Python 会将信息打印在屏幕上：

```bash
$ ./python -v -c "print('hello world')"

# installing zipimport hook
import zipimport # builtin
# installed zipimport hook
...
```

可以看到在屏幕上会打印出上百条甚至更多的模块加载信息，包含用户 site-packages 和其他在系统环境中的模块。 由于运行时配置可以通过多种方式进行设置，因此各个配置设置之间是有优先顺序的。verbose 模式的优先顺序如下：

1. `config->verbose` 的默认值是 -1，硬编码在源码中；
2. 环境变量 PYTHONVERBOSE 用来设置 `config->verbose` 的值；
3. 如果环境变量不存在，将会保留默认值 -1；
4. 在 Python/initconfig.c 文件的 [config\_parse\_cmdline()](https://github.com/python/cpython/blob/v3.9.0b1/Python/initconfig.c#L1875) 方法中，如果有提供命令行标志的话也会被用来设置值；
5. 该值将会被 [\_Py\_GetGlobalVariablesAsDict()](https://github.com/python/cpython/blob/v3.9.0b1/Python/initconfig.c#L167) 方法拷贝到一个全局变量 `Py_VerboseFlag` 中。

所有的 `PyConfig` 值都遵循相同的排列和优先顺序：

![图6.1.1 运行时配置顺序](https://1029588898-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FJhewUmzI3BNeGgeFH9Rv%2Fuploads%2Fgit-blob-f1b4c5a2f83d71728f53bb01f692e0f3da00df54%2F%E5%9B%BE6.1.1%20%E8%BF%90%E8%A1%8C%E6%97%B6%E9%85%8D%E7%BD%AE%E9%A1%BA%E5%BA%8F.png?alt=media)

## 查看运行时配置

CPython 解释器有一组运行时标志，这些标志是用于切换 CPython 相关行为的高级功能。 在 Python 会话中，你可以使用 `sys.flags` 命名元组访问运行时标志，例如 verbose 模式和 quiet 模式。所有通过 `-X` 指定的标志都会存储在 `sys._xoptions` 字典中：

```bash
$ ./python -X dev -q

>>> import sys
>>> sys.flags
sys.flags(debug=0, inspect=0, interactive=0, optimize=0,
dont_write_bytecode=0, no_user_site=0, no_site=0,
ignore_environment=0, verbose=0, bytes_warning=0,
quiet=1, hash_randomization=1, isolated=0,
dev_mode=True, utf8_mode=0)
>>> sys._xoptions
{'dev': True}
```