为什么最初在 CPython 中加载了这么多模块？答案

【问题标题】：Why are so many modules initially loaded in CPython?为什么最初在 CPython 中加载了这么多模块？
【发布时间】：2022-09-23 09:06:21
【问题描述】：

python docs 状态：

一个完整的 Python 程序在最小初始化环境中执行：所有内置和标准模块都可用，但没有一个被初始化，除了sys（各种系统服务）、builtins（内置函数、异常和无）和__main__。

这表明只有这三个模块应该被列为带有the following code snippet 的加载模块：
import sys
print(sys.modules.keys())
但是，使用 CPython v3.10 (with -S option) 运行代码 sn-p 会在我的 PC 上返回以下内容：
dict_keys([\'sys\', \'builtins\', \'_frozen_importlib\', \'_imp\', \'_thread\', \'_warnings\', \'_weakref\', \'_io\', \'marshal\', \'nt\', \'winreg\', \'_frozen_importlib_external\', \'time\', \'zipimport\', \'_codecs\', \'codecs\', \'encodings.aliases\', \'encodings\', \'encodings.utf_8\', \'encodings.cp1252\', \'_signal\', \'_abc\', \'abc\', \'io\', \'__main__\'])
与文档中提到的“最小初始化环境”相比，为什么在运行时加载了 22 个额外的模块？

我在下面用我自己的答案更新我对 CPython 的额外加载模块的理解。

文档中没有任何内容表明您看到的输出，因为该描述是针对理论上可能存在的最简单的 Python。您可能通过 CPython 运行该代码，该 CPython 提供特定于实现的环境，由其 _frozen_importlib 的默认导入提供。在 pypy 实现中运行相同的代码将导致一些相同的键加上某些其他键。
@metatoaster 我已经更新了这个问题，专门询问 CPython 需要这么多包的原因。
值得怀疑的是，除了文档未描述的实现细节之外，您还会得到一个具体的答案。如果这真的让你感到厌烦，我建议在 CPython 的issue tracker 提交问题。
此外，您可以运行python -S -v -c \'\'，它将打印出在启动期间导入的内容并运行一个空的 Python 程序。

标签： python python-module cpython

【解决方案1】：

到目前为止我发现了什么：

大多数额外模块都可以提供import 关键字功能和文本编码。

在解释器初始化期间，通过导入 _frozen_importlib 和 _imp 提供导入功能（在 pycore_interp_init 期间，在 init_importlib 内）
_setup() 在 importlib 的 _bootstrap.py 然后导入 _thread、_warnings 和 _weakref因为它们是在引导期间显式导入的内置模块，因此不是真正的额外模块.
解释器初始化然后导入_frozen_importlib_external（在init_interp_main期间，在init_importlib_external内）
importlib 的 _bootstrap_external.py 导入了四个新的模块依赖项：_io、marshal、nt 和 winreg 包。如果不在 Windows 上，则导入 posix 而不是 nt 和 winreg。
- _io 已导入因为它是在引导期间显式导入的内置模块，因此不是真正的额外模块.
- marshal 已导入因为它用于从 .pyc 文件加载/转储字节码.
- nt/posix 被导入因为它用于操作系统功能，例如读取当前工作目录.
- winreg 已导入因为它用于查找在 windows 注册表中声明的模块.
作为导入_frozen_importlib_external的一部分，解释器初始化然后导入zipimport，大概是为了允许打开zip格式的python档案
- 作为导入zipimport 的一部分，唯一的新依赖是导入的time 模块。唯一的用途是 time.mktime() “将 Zip 存档中的日期/时间值转换为与 .pyc 文件中存储的时间戳兼容的值”
在_frozen_importlib_external 之后（因此在import 关键字功能被排序之后），解释器初始化然后导入encodings，大概是为了解码源文本。
- encodings.aliases 已导入因为它提供了一个名称字典以映射到已知编码.
- codecs 被导入，因为它是 encodings 的依赖项
  - _codecs是导入的，大概是因为是codecs的C版吧？
- 然后导入encodings.utf_8，大概是因为它是默认编码。
- 因为我们在 Windows 上，encodings.cp1252 也被导入（如果在 Linux 上，encodings.latin_1 被导入）。
解释器初始化然后导入_signal，大概是为了解释器处理信号处理。
io 然后完全导入，大概是为了开源文件？
- 然后导入abc，因为它依赖于io？
  - 然后导入_abc，大概是因为是codecs的C版吧？
（在 Linux 上，readline 也被导入）

因此在使用 CPython 时会加载 22 个额外的“模块”。

【讨论】：